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強震波形と測地データから推定した 2008 年岩手・宮城内陸地震の震源過程

2008/11/24 　日本地震学会秋季大会. 強震波形と測地データから推定した 2008 年岩手・宮城内陸地震の震源過程. 　　東京大学地震研究所　　　　　 引間和人 纐纈一起 京都大学大学院理学研究科 宮崎真一. 内容. 近地強震波形， GPS による測地データを用いて　　震源過程解析を行った． 解析手順 Double-Difference 法による震源再決定［断層面設定の参考とするため］ 余震記録を使った速度構造チューニング 近地波形による点震源での解析 測地データを用いたすべり分布の推定 強震波形による震源過程解析

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強震波形と測地データから推定した 2008 年岩手・宮城内陸地震の震源過程

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  1. 2008/11/24　日本地震学会秋季大会 強震波形と測地データから推定した2008年岩手・宮城内陸地震の震源過程 　　東京大学地震研究所　　　　　引間和人 纐纈一起 京都大学大学院理学研究科 宮崎真一

  2. 内容 • 近地強震波形， GPSによる測地データを用いて　　震源過程解析を行った． • 解析手順 • Double-Difference法による震源再決定［断層面設定の参考とするため］ • 余震記録を使った速度構造チューニング • 近地波形による点震源での解析 • 測地データを用いたすべり分布の推定 • 強震波形による震源過程解析 • 強震波形・測地データのジョイントインバージョン • すべり分布の特徴など

  3. 震源再決定の実施 気象庁一元化震源　　6/14 – 7/11（地震後４週間） ・本震：震源深さ=7.8km ・余震分布： 南部で浅く，北部で深い ↓ より詳細な本震・余震の位置を決定した上で，断層面を設定する

  4. 震源再決定の実施 • Double-Difference法(Waldhauser and Ellsworth, 2000)による震源再決定 • 気象庁一元化データの検測値を使用 • 本震後４週間の地震を再決定した • 観測点は震源域から80km以内　 （観測点数：47） • 速度構造はJMA2001を使用

  5. 再決定した震源 JMA一元化震源 N=3020個 再決定された震源の分布 • 震源深さが浅くなった（特に北部） • 本震：震源深さ 7.8km → 5.9km • 大局的には西に傾斜する余震分布 • いくつかのクラスター状に余震が分布し，余震が発生していない領域もある 6/14～４週間の地震

  6. 強震波形を用いた解析 • 震源近傍の観測点を多く使う • 山地に位置する観測点をなるべく使用する • 震源過程解析の前に，余震波形記録を使って構造のチューニングを行う K-NET, KiK-net 17観測点の記録を使用した． 　震央距離　約60km以内 本震後24時間の震源をプロット

  7. 観測 計算 速度構造モデルの設定 結果例 AKT023 IWTH04 余震記録の波形インバージョンにより，観測点毎に水平成層構造を設定した RD TR UD MYGH06 解析に使用した地震 6/18 16:18 (M4.2) h=8.1 km F-netのメカニズムを仮定 解析波形 0.05～0.5Hzまたは1.0HzのBPF 　　積分して速度波形とした Hikima and Koketsu (2005) と同様の方法

  8. Total Moment 2.1ｘ1019Nm (Mw 6.8) 断層面の設定 １．Kikuchi and Kanamori(1991)　と同様の”反復はぎとり法”を強震波形に適用し，複数のモーメントテンソル解を求めた 0.02～0.1Hz のBPF，速度波形 ２．主要なモーメントテンソル解 （201°，45°，91°） 　　に余震分布を参考に西傾斜の断層面を設定する ３．傾斜については，強震波形，GPSデータの解析の際に残差が最小になるように微修正した 45　→　41° ４．破壊開始点の深さ＝6km 本震後24時間の震源をプロット

  9. Ymn Xmn T mn 解析条件 Dip=41° • 長さ:42km，幅：18km • 小断層サイズ：2km×2km • 解析波形 0.03～0.5Hz（周期2秒）のBPF，速度波形 S波到達後15～20秒までの波形を使用 • multi-time window法［Yoshida et al.（1996）＋非負の最小自乗法］によるインバージョン • 拘束条件 時間・空間の平滑化 平滑化強さはABIC最小条件で決める 本震後24時間の震源をプロット

  10. 胆沢観測点 栗駒２ 　水平：149cm，上下:208cm 測地データ 水平 鉛直 • GEONETの30秒サンプリングデータを使用． • 地震時の急な変化は可能としながら，それ以外の時間帯は時間方向に平滑化をかけた解析．（Larson and Miyazaki, 2008） • 地震２分後－地震１分前　を地震時の地殻変動量とする． • 観測点数 46点

  11. ・GPS観測点 ・深さ設定地点 速度構造モデルとGreen関数　　　　　　　　　　　　　　　　　（測地データ） ・理論地殻変動量の計算 Zhu and Rivera (2002)のプログラムによる（水平成層構造） ・設定した水平成層構造 　　・強震波形計算用の一次元構造を補間し，簡易３次元モデルを作成． 　　・GPS観測点での各層の深さを抽出し，観測点ごとに一次元水平成層速度構造モデルを設定した． （Vp=4.3, Vs=2.0km/s）層の上面深さ

  12. 黒：Obs 白：Cal 黒：Obs 白：Cal 測地データ解析結果　［１枚断層］ Mo=2.7ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=5.1m • 断層北部（胆沢）の水平変動・上下変動　ともに方向が反転 　　→　胆沢観測点は断層の下盤側に位置する必要がある 走向：201° 傾斜:41

  13. Mo=2.7ｘ1019Nm (Mw 6.9)最大すべり=5.2m NNE SSW 測地データ解析結果　［２枚断層］ 南：走向201°傾斜41° 北：走向191°傾斜41° 　の２枚の断層面で解析 • 南部のすべり分布はほとんど同じ • 北部のすべり量は1.2m程度

  14. 測地データ解析結果　［２枚断層］ • 胆沢観測点の変位ベクトルが再現可能に 黒：Obs 白：Cal 黒：Obs 白：Cal

  15. 水平 鉛直 測地データ解析結果　［２枚断層］ • 栗駒２の変動量はやや不足しているが，概ね良好に観測値を再現している

  16. Mo=2.4ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=4.7m NNE SSW 強震波形 解析結果 • ２枚の断層面を設定した結果 • 測地データに比べて狭い領域にすべりが集中 第一タイムウィンドウ伝播速度=2.8km/s

  17. 波形の比較（強震波形のみ） NS EW UD NS EW UD

  18. Mo=2.4ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=4.7m Mo=2.7ｘ1019Nm (Mw 6.9)最大すべり=5.2m 測地データ，強震波形　単独解析の結果 • 両者のデータを同時に使用してインバージョン解析を試みる 強震波形の解析結果 GPSデータの解析結果

  19. NNE SSW Mo=2.5ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=5.8m 測地データ・強震波形のジョイントインバージョン • 南部のアスペリティですべりが集中 • 北部のすべりは広く分布し，浅部でやや大きい • 余震はアスペリティの周辺で発生 • アスペリティの延長部付近で地表断層が確認されている ＋は産総研による地表断層位置

  20. 波形の比較（ジョイントインバージョン） NS EW UD NS EW UD

  21. 水平 鉛直 測地データの比較（ジョイントインバージョン） • 震源付近の観測点のベクトルの方向は一致 • 栗駒２ で計算される地殻変動量は観測値の半分程度

  22. Mo=2.5ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=5.8m Mo=2.4ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=4.7m Mo=2.7ｘ1019Nm (Mw 6.9)最大すべり=5.2m 測地データ 強震波形＋測地 強震波形 結果の比較 • 強震→ジョイント：アスペリティがやや深くなった．周辺部のすべりが減少 • 測地→ジョイント：大きなすべりが集中，栗駒山直下でのすべりが無い

  23. 測地データのみ 強震波形＋測地 黒：Obs 白：Cal 黒：Obs 白：Cal • 断層の西側に位置する観測点で計算される変動量が減少 • 測地データを説明するためには，断層深部でのすべりが必要? 　　→ 今後の検討課題

  24. NNE SSW 1.5m/s程度 すべり時間関数の分布 ジョイントインバージョン結果 第一タイムウィンドウ伝播速度=2.8km/s ・最大すべり周辺のすべり速度は1.5m/s程度 ・北部の断層では若干遅れて破壊開始

  25. 断層面での応力変化量の分布 • Okada (1992)により断層面での応力変化を計算 　最大：約40MPa 　アスペリティ平均：約30MPa 　→　大きな加速度・高周波成分に富んだ波形の一因か？ 青：応力降下 すべり量分布

  26. まとめ • 近地強震波形，測地データを使って2008年岩手・宮城内陸地震の解析を行った． • 震源再決定の結果，断層北部での余震も浅部で発生していることを確認． • 強震波形，測地データの解析結果の主要な特徴は一致し，震源の南側・浅部にかけて大きなすべりが存在する． • 最大アスペリティでのすべり量は5～6m． • アスペリティの面積は小さく，応力降下は30MPa以上と大きい． • 北部にもすべりが存在するが，すべり量は1～1.5m程度． • 強震波形，測地データの解析結果には異なる箇所もあり，両者の時間特性の違いなどについて，検討を要する． 謝辞：解析には防災科学技術研究所KiK-net，K-NETの波形記録，国土地理院GEONETのGPSデータ，気象庁一元化読み取りデータを使用させて頂きました．

  27. 破壊過程のスナップショット ジョイントインバージョン結果

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