应变集中带的重点调查观测和研究进展＊

小原一成

(东京大学地震研究所)

应变集中带的重点调查观测和研究进展＊

小原一成

(东京大学地震研究所)

引言

日本东北部的日本海沿岸被称之为“应变集中带”的区域很广泛,那里存在着许多活断层或活褶皱等活构造,屡屡发生造成重大灾害的地震。为此,日本文部科学省于2008年开始实施了通过探明应变集中带活构造的整体图像,构筑发震断层模式来预测应变集中带发生的地震规模和发生时间的长期评价,这样有助于实现高水平的强震动评价的研究计划。

1 调查观测方法

为了详细地把握存在于应力集中带的活断层的形状,经常采用人工释放地震波,来观测从地下返回地表的波形,根据地层的差异来推断断层。对此,我们通过在陆域和海域以及海陆综合3方面大规模地开展了使用这种方法的调查观测,以便探明多个断层面的形状。这种方法一般是沿一条直线布设地震仪或人工震源,将该测线作为二维断面进行地下构造成像。但是,为了了解活断层的扩展,还必须进行三维调查。为此,应该布设稠密的地震观测网来观测天然地震,研究清楚地震波的传播速度和能量的传递程度的三维分布图像,开展为探明断层扩展和应变集中原因所需进行的地下构造的调查。陆域方面,在新泻及其周边地区布设了300台地震仪;海域方面,采用自浮式和电缆式的海底地震仪实施观测,并且根据地形或地质分析,求得活断层在地表呈现的准确位置,同时,还根据活断层周围的地层年代,推断出断层错动速度和地震的发生间隔。还要进一步结合稠密的GPS地形变观测结果,在综合以上研究成果获得的发震断层模式的基础上,计算在那里地震发生时的地震动强度。这时,与发震断层大小相对应的震源会释放怎样的地震动呢?或许由于地基的柔韧性等,会对地表的晃动造成很大影响,所以,对此都需要进行调查研究。用最终的计算结果和根据以往实际发生过的地震烈度分布的历史资料等详细推断的结果进行比较,来验证所构筑的模式的可行性。

2 目前主要调查结果

两年过去了,各项调查研究都在顺利进行中。这里特别介绍沿着两条测线开展的大规模的地壳构造探查及其相关的调查结果。

2008年,在新泻县内,从弥彦近海经三条到越后山脉的63km范围内实施了海陆综合探查,追踪到从越后平原东部边缘断层带位置向东倾斜25°的断层深达7km。在这一带,1828年发生过越后三条地震。目前,推定三条地震的震中在越后平原东部。但越后平原之下却没有发现对应的明显的活断层。根据该计划中的项目之一,即采用古地震调查的烈度分布的研究表明,即便是丘陵部分也存在着烈度5以上的区域,所以,可以推断向东倾斜的越后平原东部边缘断层引发了三条地震。在强震动项目中,运用该发震断层模式,采用简便法,进行了强震动计算,果然获得了与根据历史资料推断的烈度分布相吻合的结果。

同时,2009年,在从会津到佐渡近海全长约340km的测线上,实施了海域和陆域综合的构造调查。在该调查中,在陆地和海底同时设置了地震仪,另外,在陆地布设地震仪进行相互观测陆地炸药爆破引发的震动和海底发震的气枪信号,获得的数据量相当大,有关解析正在相继进行中。作为目前的结果,已探明该测线上分布的月冈断层、新津倾斜东翼断层、角田-弥彦断层、佐渡岛东部边缘活断层的形状,同时,捕捉到了从日本海到应力集中带的地壳构造的变化。

另一方面,在以新泻为中心布设的300个地震观测装置回收到了约1年的观测数据,通过对这些数据进行三维X射线照相技术解析(CT扫描),获得了详细的地下图像(图1)。其结果表明,存在着以厚堆积层为起因的地震波速度的低速异常区及速度边界与活断层的位置相关关系。希望能通过综合这些结果,来推断发震断层的扩展范围。

图1 采用天然地震观测数据获得的P波X射线断层照相技术的结果。(a)和(b)分别表示深度7km和15km的水平断面图。蓝色小三角是解析时使用的观测点。灰色线表示活断层。红色三角表示火山。结果可见,沿低速区活断层扩展的情况(引自2009年“应变集中带的重点调查观测和研究”成果报告)(原图为彩图)

3 火山等的调查观测

该计划除了构筑日本东北的日本海一侧地区及日本海东部边缘部分存在的应力集中带内的发震断层模式外,还有一个很大的目标就是要解明应力集中机制的奥秘。为此,在日本全国主要火山等、应力集中明显的区域,即在北海道石狩低地带、樽前山、山形庄内区域、岩手山、草津白根山、御嶽山、琵琶湖西岸断层带、九州樱岛、雾岛山、阿苏山、别府岛原地沟带等地开展电阻率调查、地震观测、GPS、重力、地球化学观测等,并逐步把握流体的存在与地震波速度的关系等,从而探明影响应力集中的构造。

编译自:地震本部ニユース.2011年3月号.第3卷第11号:4-5

原题:「ひずみ集中帯の重点的調査観測·研究」進捗状況

(北京市地震局 彭 岩 编译;卢振恒 校)

P315.2;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.09.005

2011-07-14。