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 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

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 すべり分布の特徴など
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 ・本震：震源深さ=7.8km ・余震分布： 南部で浅く，北部で深い ↓
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
N=3020個 再決定した震源 JMA一元化震源 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 速度構造モデルの設定 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 AKT023 IWTH04 MYGH06 結果例
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 観測 計算 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 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 Total Moment 　2.1ｘ1019Nm (Mw 6.8) 本震後24時間の震源をプロット

9 解析条件 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 Dip=41° Xmn Ymn T mn 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 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．
胆沢観測点 水平 鉛直 栗駒２ 　水平：149cm，上下:208cm 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 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． ・GPS観測点 ・深さ設定地点 Vp （kｍ/ｓ） Vs (km/s) Density (kg/m3) 2.0 0.7 2000 sedimentary layers 3.2 1.3 2300 4.3 2400 5.6 3.0 2600 basement 6.0 2700 upper crust 6.3 3.5 （Vp=4.3, Vs=2.0km/s）層の上面深さ

12 測地データ解析結果 ［１枚断層］ 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
測地データ解析結果　［１枚断層］ 黒：Obs 白：Cal Mo=2.7ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=5.1m 走向：201° 傾斜:41 黒：Obs 白：Cal 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

13 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
測地データ解析結果　［２枚断層］ Mo=2.7ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=5.2m 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 NNE SSW

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

15 測地データ解析結果　［２枚断層］ 鉛直 水平 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 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 Mo=2.4ｘ1019Nm (Mw 6.9)
NNE SSW 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 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 GPSデータの解析結果 強震波形の解析結果
測地データ，強震波形　単独解析の結果 Mo=2.7ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=5.2m Mo=2.4ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=4.7m GPSデータの解析結果 強震波形の解析結果 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

19 測地データ・強震波形のジョイントインバージョン
NNE SSW Mo=2.5ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=5.8m 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 測地データの比較（ジョイントインバージョン）
鉛直 水平 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 結果の比較 測地データ 強震波形 強震波形＋測地 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
Mo=2.7ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=5.2m 測地データ Mo=2.4ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=4.7m 強震波形 Mo=2.5ｘ1019Nm (Mw 6.9) 最大すべり=5.8m 強震波形＋測地 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 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
測地データのみ 黒：Obs 白：Cal 強震波形＋測地 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 すべり時間関数の分布 ジョイントインバージョン結果 1.5m/s程度 第一タイムウィンドウ伝播速度=2.8km/s NNE SSW
・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．

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28 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