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そうりんしげまつ
7 years ago
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地殻構造を明らかにすることにより震源断層の形状推定を行いましたまた既存の地下地質資料を参考として震源断層の矩形モデルを作成しました図 2 新潟地域における地殻構造探査測線図 1 活褶曲-活断層と震源断層の関係解析は通常の共通反射点重合法による反射法地震探査の他とくに屈折トモグラフィによる速度構造の解析を行いました得られた速度構造は断層の傾斜な

1 2-1 反射法屈折法による地殻構造調査 2-1 反射法屈折法による地殻構造調査佐藤比呂志東京大学地震研究所 1. 研究の目的 2004 年中越地震 2007 年中越沖地震は活褶曲帯で発生する内陸地震の問題を浮き彫りにしました新潟地域のような厚い堆積物に覆われて衝上断層や褶曲が形成されている地域では地下の震源断層と褶曲構造との関係は複雑で図 1 震源断層の位置と形状が明らかになっていませんこのため新潟地域を中心とした 5 測線を設定し地震発生層の下限付近までの地殻構造探査を実施し地殻構造を明らかにすることにより震源断層の形状推定を行いましたまた既存の地下地質資料を参考として震源断層の矩形モデルを作成しました図 2 新潟地域における地殻構造探査測線図 1 活褶曲-活断層と震源断層の関係解析は通常の共通反射点重合法による反射法地震探査の他とくに屈折トモグラフィによる速度構造の解析を行いました得られた速度構造は断層の傾斜などを含めた地殻構造の解析に極めて有効でとくに長大測線で取得した地殻構造探査データの解析によりいままで明らかにされてこなかったグリーンタフと呼ばれる火山噴出岩や基盤の形状などが初めて明らかになりました 2. 地殻構造探査 2.1 探査概要の概要地震発生層の下限付近までの深さの地殻構造を明らかにするため測線の長さは 70 km 程度を基準とし主要な地質構造と直交する方向で測線を設定しましたこのため東西方向に狭い新潟平野では海域に測線を延ばし海陸統合探査として調査を実施しました海域では震源として 3000 cu. inch のエアガンを使用し海陸の接合部には海底着底ケーブルを敷設して海域と陸域の信号を受振することにより連続的な海陸断面を得ました陸域では基本的には大型バイブロサイス車 4 台を使用した震源の他少数ですが 100kg のダイナマイトを使用しました陸上部の受振器は固定展開とし様々なオフセット距離の信号を受振することにより屈折法解析が可能なデータ群を取得しました実施した 5 測線を図 2 に示しました 2009 年に実施した会津-佐渡測線は海洋研究開発機構と共同で佐渡島を横断し大和海盆にいたる大規模な海陸統合探査ですこの探査では佐渡海峡部分で二船式とよばれる発震船とケーブル船の二船を使用した探査方法で実施し深部までの詳細な構造が明らかになりました 2.2 三条-弥彦測線本測線は 2008 年に越後山脈から三条を経て弥彦沖に至る測線で 1828 年の越後三条地震の震源域を横切ります図 2 得られた反射断面と速度構造は測線西部の角田-弥彦断層測線東部の下田丘陵下の活断層の深部形状をよく表しています角田-弥彦断層は断層の隆起側に日本海形成時のリフト期に形成された地層が低下側より厚く堆積しておりリフト期の正断層が反転運動しているものと考えられますこの断層は垂直変位量が 2-3mm/年と東北地方では最大の平均変位速度をもつ活断層です測線東部の下田丘陵には東傾斜の活断層が位置しておりその深部形状が速度構造から明らかになりました下田丘陵部地下構造は浅層反射法地震探査とボーリング資料によって 57

2-1 反射法屈折法による地殻構造調査図 3 三条-弥彦測線の反射法地震探査断面上と速度構造断面下図 4 下田丘陵先端部のウェッジスラストの形成プロセス変動地形は小林ほか 2002 1

伏在する断層は年 1mm/年の実平均変位速度を示すことが分かります図 4 新潟堆積盆地ではボーリング資料から非常に厚い 2000 万年以降の堆積物が分布することが知られていましたが

2 2-1 反射法屈折法による地殻構造調査図 3 三条-弥彦測線の反射法地震探査断面上と速度構造断面下図 4 下田丘陵先端部のウェッジスラストの形成プロセス変動地形は小林ほかによる明らかになり断層は中新世の泥岩である寺泊層中に形成されたデタッチメントによって伏在断層となっていることが分かります図 3 断層関連褶曲をともない変動地形学的な情報から伏在する断層は年 1mm/年の実平均変位速度を示すことが分かります図 4 新潟堆積盆地ではボーリング資料から非常に厚い 2000 万年以降の堆積物が分布することが知られていましたが実際にどのくらいの厚さの堆積物が分布しているか分かりませんでしたこの探査によって速度構造から新第三系の基盤もしくは苦鉄質の深成岩の上面深度 Vp 5.4km/s の深度分布が初めて明らかになりました 58

) が露出しているのに対して佐渡海峡から新潟平野下では P 波速度の小さい新しい地層が分布している特徴があります断層としては角田 - 弥彦断層が三条 - 弥彦測線と同様に明瞭にイメージングされていますこの断層は大きくは新潟平野 - 佐渡海峡の沈降域に位置していて大きな隆起速度を持つにも関わらず隆起量は下盤側の低下に比べ大きくありませんこの他新津背斜の西翼の断層も角田 -

3 2-1 反射法屈折法による地殻構造調査図 5 会津 - 佐渡測線の反射法地震探査断面 ( 上 ) と速度構造断面 ( 下 ) 2.3 会津 - 佐渡測線 2009 年には海洋研究開発機構と共同で会津から新潟平野佐渡島を経て大和海盆中軸部に至る大規模な海陸統合地殻構造探査を実施しました佐渡海峡においてはケーブル船と発震船を分離した二船式によるデータ取得によって分解能の高い深部までの反射構造を得ることができました ( 図 5) 測線全体では佐渡島と越後山地では新第三系の下部層 ( 万年前の地層 ) が露出しているのに対して佐渡海峡から新潟平野下では P 波速度の小さい新しい地層が分布している特徴があります断層としては角田 - 弥彦断層が三条 - 弥彦測線と同様に明瞭にイメージングされていますこの断層は大きくは新潟平野 - 佐渡海峡の沈降域に位置していて大きな隆起速度を持つにも関わらず隆起量は下盤側の低下に比べ大きくありませんこの他新津背斜の西翼の断層も角田 - 弥彦断層と同様に西傾斜のリフト期の正断層が反転して活動している逆断層性の活断層です越後山地西縁には月岡断層などの活断層が分布していますこれは深部では東傾斜の断層ですがしばしば月岡断層のように西傾斜の断層と複合したウェッジスラストを形成しています月岡断層の詳細な構造については 2012 年に高分解能探査を実施して詳細な構造を明らかにしました 2.4 東山 - 三島測線東山 - 三島測線は 2007 年中越沖地震の震源域北部を横断しています ( 図 2) とくに西山丘陵では石油 59 探査のための地表地質やボーリングなどから得られている地質構造の資料も含めて検討し中新世の泥岩 ( とくに寺泊層 ) 中のデタッチメントによって非常に複雑な構造をしていることが明らかになりました ( 図 6) 測線西部の反射層に富むグリーンタフの領域はドレライトシートやシート状の玄武岩に相当すると推定されますこの反射層に富むグリーンタフの分布や短縮変形を取り除いた地質構造の復元では測線西方にリフト軸を持つリフト帯を形成していたと推定されます ( 図 7) 基本的な地質構造は拡大を停止した背弧リフト帯が強い短縮変形を受けた結果形成されたものであると考えられます全体の地質構造は中越沖地震の震源断層がリフト期の断層の再活動である可能性が大きいことを示しています新潟地域では中新世の泥岩で層理面に沿った大きな滑りが発生しそれより上位では褶曲が発達します測線中央部の長岡市の地下でも西傾斜の断層が推定されますがその断層に関連した褶曲が成長層を構成することから伏在する活断層が推定されます角田 - 弥彦断層での正断層の反転運動や本測線で見るリフト形成時の断層の再活動などから推定して日本海形成時の断層系が今日の震源断層の形状広がりを大きく規制しているものと推定されますリフト形成時には地殻の不均質性を反映して拡大軸が一定せず別な場所に移動しますそのためしばしばリフト系の伸びと直交する方向の断層が形成されますこうした断層は新潟地域でも反射法地震探査によって存在が明らかになりまた微小地震の配列によって明らかになっています ( 図 8)

2-1 反射法屈折法による地殻構造調査図 6 東山 - 三島測線の反射法地震探査断面 ( 上 ) と P 波速度構造 ( 下 ) 沖合は No et al.

この測線が大規模な横ずれ断層を横断しているのはそのためです測線東部には魚沼丘陵東縁の六日町断層が位置します地下 5km 程度までは西傾斜の断層でありますがより深部では

その上位の地層が強く短縮変形を受けて形成されたもので基盤を断ち切る震源断層はより西側に位置するものと推定されますが胴切断層によってその深部延長は断面では捉えられていません測線西部では沖合の資源地質の資料から

中越地域のリフト形成時の正断層システム概念図 2.5 六日町 - 直江津測線 2011 年に魚沼丘陵の東縁の六日町から西頸城丘陵を東西に直江津沖までの約 70km の区間で反射法 60 2.

4 2-1 反射法屈折法による地殻構造調査図 6 東山 - 三島測線の反射法地震探査断面 ( 上 ) と P 波速度構造 ( 下 ) 沖合は No et al. (2009) 2) 図 7 中越地域の新潟堆積盆地の形成概念図地震探査を行いました ( 図 9) 測線は探査経費を抑えるために石油公団が実施した反射法測線と重ねて実施し古いデータも活用して解析しましたこの測線が大規模な横ずれ断層を横断しているのはそのためです測線東部には魚沼丘陵東縁の六日町断層が位置します地下 5km 程度までは西傾斜の断層でありますがより深部では東傾斜の断層を構成している可能性が高いと判断しました十日町盆地の西縁には片貝断層が位置しますがこの断層の西側には断層と平行する両翼の傾斜が急な褶曲が発達しますこれは寺泊層中に発達したデタッチメントによってその上位の地層が強く短縮変形を受けて形成されたもので基盤を断ち切る震源断層はより西側に位置するものと推定されますが胴切断層によってその深部延長は断面では捉えられていません測線西部では沖合の資源地質の資料から東に傾斜する断層が推定されます沿岸部にはこれの副断層と推定される西傾斜の逆断層が分布します高田平野の東縁には東傾斜の逆断層が分布しますがこの断面部分にも伏在断層として表れています図 8 中越地域のリフト形成時の正断層システム概念図 2.5 六日町 - 直江津測線 2011 年に魚沼丘陵の東縁の六日町から西頸城丘陵を東西に直江津沖までの約 70km の区間で反射法飯山 - 小谷測線新潟から長野県の北部には日本海形成後に堆積した厚い泥岩層が分布します新潟堆積盆地から北部フォッサマグナにいたる褶曲 - 衝上断層帯は共通した特徴を有していますが震源断層の位置については充分な情報がありませんそこで 2012 年には 1847 年の善光寺地震の震源となった信濃川断層帯や糸魚川 - 静岡構造線などを横切る飯山から小谷にかけての区間で地殻構造探査を実施しました

2-1 反射法屈折法による地殻構造調査図 9 六日町-直江津測線の反射法地震探査断面上と P 波速度構造断面下

北部フォッサマグナには堆積層に相当する厚い低速度層とともに下部地殻での高速度層の分布が明らかになっており

堆積盆地と同様厚い堆積層の存在を示しています (図 10) 測線周辺の地域は第四紀の安山岩質火山

5 2-1 反射法屈折法による地殻構造調査図 9 六日町-直江津測線の反射法地震探査断面上と P 波速度構造断面下図 10 飯山-小谷測線の反射法地震探査断面上と P 波速度構造断面下自然地震トモグラフィ 3)でも北部フォッサマグナには堆積層に相当する厚い低速度層とともに下部地殻での高速度層の分布が明らかになっており北部フォッサマグナが日本海形成時の背弧リフトとして形成されたことを示していますこの測線での P 波速度構造も新潟堆積盆地と同様厚い堆積層の存在を示しています (図 10) 測線周辺の地域は第四紀の安山岩質火山噴出物に広く覆われていることや新潟のように資源調査のためのボーリング調査が実施されておらず堆積物の中の層準が詳しく対比できるわけではありません 61

2-1 反射法屈折法による地殻構造調査ここでは周辺の走向傾斜などの地表地質の資料を基に概略的な層準構造を解釈しました北部フォッサマグナは日本海形成時に背弧リフトとして形成されその東縁が糸魚川 - 静岡構造線として知られていますこの断面では糸魚川 - 静岡構造線に沿った垂直変位量はその東側に位置する小谷 - 中山断層の延長での変位量に比べて小さいことがわかります小谷 -

スラストを構成している可能性が高いと推定されます ( 図 10) 図 11 新潟地域の震源断層の矩形モデルモデル化した範囲は黒破線の領域内赤実線 : 活断層黒実線 : 推定活断層 ( 中田今泉, 2002) 4) 青の矩形 : 震源断層の矩形モデル ( 破線は推定 ) 青太実線 : 断層モデルの上端青破線 : ウェッジスラストの下部断層面の上端線番号 : 断層面の番号表 1

6 2-1 反射法屈折法による地殻構造調査ここでは周辺の走向傾斜などの地表地質の資料を基に概略的な層準構造を解釈しました北部フォッサマグナは日本海形成時に背弧リフトとして形成されその東縁が糸魚川 - 静岡構造線として知られていますこの断面では糸魚川 - 静岡構造線に沿った垂直変位量はその東側に位置する小谷 - 中山断層の延長での変位量に比べて小さいことがわかります小谷 - 中山断層に相当する断層では約 4 km の東落ちの変位を示しています信濃川断層帯は高分解能反射法地震探査も成果と合わせると上盤側では急立した構造を示すものの下盤側では緩傾斜を示し境界には西傾斜のフラットランプを有する断層が推定されます深部反射のパターンや報告されている善光寺地震の震度分布を想定すると深部では東傾斜でこれらもウェッジスラストを構成している可能性が高いと推定されます ( 図 10) 図 11 新潟地域の震源断層の矩形モデルモデル化した範囲は黒破線の領域内赤実線 : 活断層黒実線 : 推定活断層 ( 中田今泉, 2002) 4) 青の矩形 : 震源断層の矩形モデル ( 破線は推定 ) 青太実線 : 断層モデルの上端青破線 : ウェッジスラストの下部断層面の上端線番号 : 断層面の番号表 1 の番号に対応 3. 新潟地域における断層矩形モデルの作成新潟地域で実施した 5 測線での地殻構造探査と 8 測線での高分解能反射法地震探査石油公団等の基礎物理探査基礎試錐の資料さらに各種活断層図をもとに矩形断層モデルの作成を試みました ( 図 11 表 1) 地震発生層の深さ (D90) については防災科学技術研究所の本プロジェクトにおける成果や Omuralieva et al. (2012) 5) などを参考にしましたまた断層モデルの構築にあたっては防災科学技術研究所の震源分布の資料や自然地震波トモグラフィによる地殻構造のデータも参考にしています大規模なウェッジスラストは信濃川断層帯や六日町断層帯新潟平野西縁の断層帯に分布すると推定していますがこれはリフト形成期に上昇してくる苦鉄質マグマの貫入によって深部ではリフト軸方向と反対に傾斜を示し浅部ではリフト軸方向に傾斜する正断層が同時期に形成されたことに起因していると考えられます 62

7 図 11 に示した震源断層矩形モデルの諸元については表 1 に示しました断層の傾斜については速度構造などで拘束されているものや震源分布によって拘束されているものを A 地質構造の特徴から推定しているものを B 推定する根拠に乏しいものを C としました断層の形態についてはリフト期に形成された正断層の反転型 (R 型 ) ウェッジスラスト型 (W 型 ) 褶曲の形成過程でバックスラストなどとして形成された比較的新期の断層 (F 型 ) に区分しました主断層が伏在している場合その先端部の深さを示しています S は断層の先端部が地表近傍に位置していることを示します表 1. 震源断層の矩形断層モデルのパラメータ 1: 資源関係資料による 2: ひずみ集中帯ブロジェクトで取得した地下構造探査データによる文献番号は文献の番号と同じ謝辞 : 本成果をまとめるにあたりデータ取得については ( 株 ) 地球科学総合研究所また地下構造の解釈に際しては石油資源開発株式会社国際石油開発帝石株式会社の協力を頂きました参考文献 1) 小林巌雄, 立石雅昭, 小松原琢, 三条地域の地質, 地域地質研究報告 (5 万分の 1 地質図幅 ). 産業技術総合研究所地質調査総合センター,98p ) No, T., N. Takahashi, S. Kodaira, K. Obana, and Y. Kaneda, Characteristics of deformation structure around the 2007 Niigata-ken Chuetsu-oki earthquake detected by multi-channel seismic reflection imaging. Earth Planets Space, 61, , ) Matsubara, M., K. Obara, and K. Kasahara, Three-dimensional P- and S-wave velocity structures beneath the Japan Islands obtained by high-density seismic stations by seismic tomography, Tectonophysics, 454, , ) 中田高今泉俊文編活断層詳細デジタルマップ, 東京大学出版会, ) Omuralieva, A, M., Hasegawa, A., Matsuzawa, T., Nakajima, J., Okada, T., Lateral variation of the cutoff depth of shallow earthquakes beneath the Japan Islands and its implications for seismogenesis, Tectonophysics, , , ) 岡村行信佐藤幹夫宮崎淳一新潟沖大陸棚の活構造特に新潟地震との関係について地震 2, 46, , ) 活断層研究会編新編日本の活断層, 437p, 東京大学出版会, ) 石油公団平成 2 年度国内石油天然ガス基礎調査海上基礎物理探査新潟 ~ 富山浅海域調査報告書,28p ) Kato, N., Echigo, T., Sato, H., Tateishi, M., Ogino, S., Sakai, S., Toda, S., Koshiya, S., Ito, T., Toyoshima, T., Imaizumi, T., Kato, H. and Abe S., Geologic fault model based on the high-resolution seismic reflection profile and aftershock distribution associated with the 2004 Mid-Niigata Prefecture earthquake (M6.8), central Japan. Earth Planets Space, 57, , ) 石油公団昭和 63 年度国内石油天然ガス基礎調査陸上基礎物理探査新井 ~ 中子地域調査報告書, 16p., ) 産業技術総合研究所高田平野断層帯の活動性および活動履歴調査基盤的調査観測対象断層帯の追加補完調査成果報告書 No.H17-2,31p., ) Elouai,D., Sato, H., Kawasaki, S., Takeshita, T., Kato, N. and Takeda, T., Deep seismic reflection profiling across the Northern Fossa Magna: The ERI 1997 and the JNOC 1996 seismic lines, active faults and geological structures. Earth Planets Space, 56, ,

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目次 1. 想定する巨大地震強震断層モデルと震度分布... 2 (1) 推計の考え方... 2 (2) 震度分布の推計結果津波断層モデルと津波高浸水域等... 8 (1) 推計の考え方... 8 (2) 津波高等の推計結果時間差を持って地震が

目次 1. 想定する巨大地震強震断層モデルと震度分布... 2 (1) 推計の考え方... 2 (2) 震度分布の推計結果津波断層モデルと津波高浸水域等... 8 (1) 推計の考え方... 8 (2) 津波高等の推計結果時間差を持って地震が別添資料 1 南海トラフ巨大地震対策について ( 最終報告 ) ~ 南海トラフ巨大地震の地震像 ~ 平成 25 年 5 月中央防災会議防災対策推進検討会議南海トラフ巨大地震対策検討ワーキンググループ目次 1. 想定する巨大地震... 1 2. 強震断層モデルと震度分布... 2 (1) 推計の考え方... 2 (2) 震度分布の推計結果... 2 3. 津波断層モデルと津波高浸水域等...