関東・東海地域における起震応力場

(1)

国立防災科学技術セソター研究速報第66号 1984年11月

550．341551，24（521．21，6）

関東・東海地域における起震応力場

＊

井元政二郎国立防災科学技術センター

Stress Fie1d im the Kanto−Tokai Area

Revea1ed fmm Foca1Mechanisms of Sma11−Sized Ear仙quakes

By

Masajim Imoto

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Abstmct

Focal mechanisms are detcrmined for more than700sh（）cks，which occurr−

ed in the Kanto−Tokai area in the period from May，1980to March，1984．Stress field in the Philippine Sea plate（PHS p1ate）is delineated on the basis of pressure and tensi（〕n axes which are obtained fr（）m the focal mechanism solutions．In the northwestem side of the Suruga bay，where the PHS plate is subducting under the Eurasian plate（EUR plate），focal mechanisms show pressureaxesintheN−SdirectionandtensionaxesintheE一〜Vdirection．Inthe regi（〕n between the Sumga Tr（）ugh and the Sagami Trough，where the PHS plate reachs the earths surface，tension axes tend to systematically distribute para11el to coaxia1circles whose center is at a point to the north of the Suruga Bay．In the northeastem side of the Sagami Trough，where the PHS plate is subducting under the EUR plate，pressure axes tend to the NW−SE except for s（〕me places，and the tension axes differ from place to place．This complex feature in interpreted by the distortion of the PHS plate which is caused by the c（）upling between the PHS p1ate and the EUR plate，and between the PHS plate and the Pacific p1ate in the high seismic regi（〕ns of Ibarakiken−Nanseibu and Chibaken−Chubu，respectively．

1．はじめに

国立防災科学技術センター（防災センター）では，r関東・東海地域における地殼活動に関

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国立防災科学技術セソター研究速報第66号 1984年11月

1983）が定常的に行なわれている．また，観測網の増強に伴って，小さな地震の発震機構も精度よく決められるようになってきた．そこで，ここでは観測網整備中の1980年5月より

1983年3月の期間について，時間的・空間的に不均質ではあるが700個余りの信頼し得る発震機構解が得られたのでこれを報告する．さらに，このデータに基づいて関東・東海地域の起震応力場に関する二，三の新しい知見について述べる．

2．資料・方法

資料として，1980年5月より1983年3月までの地震について，防災センターの観測網

（図1）で検出されたP波初動押し引きを用いた．震源要素は震源決定（鵜川・他，1983）

の定常処理結果を使用し，震源決定に使用した速度構造を用いて射出角を算出した、

発震機構は次の様な方法で計算機により自動的に求めた．

（1）震源球上に均等に分布させた85点（半球に対して）の各々に，Nu11軸を仮固定させる．

12）1つのNu11軸に対して，10度きざみでP軸および丁軸を回転させる．

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Fig．1Map of stations。

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(3)

関東・東海地域における起震応力場一井元

13）P軸・丁軸の組合せ各々に対し，各観測点で期待される押し引きを求め，これに矛盾しない観測数を数える（NCOR）．

（4〕NCORの最大となるP軸・丁軸の組合せを求める

（5）85点のNu11軸位置の各々に対して（4）で得られるNCORの中から，最大となるNu11 軸の位置（Nu11l）を求める．

16）Nu111の近傍において，密に配置されたNu112軸（（1）の16倍程度の密度）の各々に対して，2．5度きざみでP軸・丁軸の回転を行ない最大のNCORを求める．最大のNCORを与えるNu112軸およびP軸・丁軸を最適の発震機構解とする．

ここに述べた発震機構の決定では，得られた解の誤差範囲を客観的に表現する方法が確立されていない．ここでは得られた結果についてNu11軸の自由度が少ない（20度程度以下）と思われる地震705個を選択した．この700個余りの地震の発震機構解および初動押引分布の震源下半球等積投影図を付録1および付録2に示す．

3．桔果

発震機構解の得られた地震について，地震規模と累積頻度の関係を示したのが図2である．

防災センターの観測網が年毎に密になっているので，二つの期間（1980年5月〜1982年12 月と1983年1月〜1984年3月）に分けて示した．後の期間では頻度分布はほぼM＝3まで直線的であり，現在の防災センターの観測網ではM＝3．以上の地震の発震機構を決定し得るものと推察される．

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国立防災科学技術セソター研究速報第66号 1984年11月

今回得られた発震機構解をもとにして，80km以浅の地震について，P軸，丁軸の方位分布図を深さ20km毎に示す（図3a，b〜図6a，b）、各地図上に描かれた線分の方向がP軸あるいは丁軸の方向であり，その長さは地表に対する各軸の傾斜角の余弦に比例している・

深さ別分布図にみられる応力場の特徴を述べると次の様である．

0〜20km

P軸の分布図（図3a）によると，伊豆大島から伊豆半島東岸，山梨県東部に至る地域では，

P軸は北西一南東方向であり，駿河湾西岸とその北西地域でも北西一南東方向が卓越している．

伊豆半島西岸および駿河湾内から富士山にかけて，P軸は，北北西一南南東ないし北北東一南南西である．一方図3bによると，駿河湾西岸とその北西地域で，丁軸は北東一南西方向が平均的である．また，伊豆半島東岸から駿河湾中央にかけて，丁軸の同心円状配列がみられる．

この丁軸の分布について，中村・島崎（1981）は主としてフィリピン海プレート（PHSプレート）が駿河・相模の両トラフヘ曲がるためであり，付加的に伊豆半島北方地域での衝突の効果

（Matsuda，1978）が加わっているため生じると解釈している．図3bによると，駿河湾北部の地震では，このような同心円状配列からはずれるようである．駿河湾西岸をはさんで，

P軸・丁軸の方向が不運続になっている．一方，伊豆半島西岸から海岸沿いに（反時計回りに）

対岸の御前崎までたどると，P軸・丁軸の方向は運続的に変化している様にみえる．これは，

駿河湾奥では，伊豆半島の衝突の影響が強いことや，P H Sプレートの沈み込みが他の部分ほど明瞭ではないことと関係すると思われる．

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(5)

関東・東海地域における起〔応力場一井元

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図3b T軸の方位分布図（深さO〜20km）

Fig．3b Map showing directi㎝s oftension axes in the depthrange ofO−20km．

20〜40km

この深度に関しては，東海地方ではおもに静岡県西部地域に，関東地方では山梨県東部一神奈川県一相模湾の地域にP軸・丁軸の分布が得られた（図4a，b）．東海地方では，P軸はほぼ南一北であり，丁軸はほぼ東一西である．Ukawa（1982）は，PHSプレートがその走向にほぼ平行な水平的伸張場にあるためP H Sプレート内部において，この様な応カ場を示す地震が発生すると述べ，水平的伸張場の形成機構を論じている．一方関東地方では，P軸は北西一南東，丁軸は北東一南西となっている．また，房総半島東岸（勝浦付近）で，P軸は北西一南東ではあるが，丁軸はばらついている．

40〜60km

東経140度線より西側の地震は，PHSプレート内あるいはPHSプレートとE URプレー

トの境界に発生していると思われる．P軸の方向は，北西一南東あるいは，北北西一南南東と

なる地震が多い（図5a）．東京湾北部の地震は例外的にP軸が東一西に近い方向を示している．

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国立防災科学技術セソター研究速報第66号 1984年n月

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図4b T軸の方位分布図（深さ20〜40km）

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関東・東海地域における起震応力場一井元

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国立防災科学技術セソター研究速報第66号 1984年11月

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図6b T軸の方位分布図（深さ60〜80km）

Fig．6b Same as Figure3b but for the depth range of60−80km．

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関東・東海地域における起震応力場一井元

レート（PACプレート）の会合部に発生し，両プレートの相対運動の結果生じるものと解釈されている（笠原，1980，中村・島崎，1981）．房総半島南端から埼玉県中部に至る地域では，

P軸の方向は北西一南東ないし南一北となっているが，丁軸の方向は40〜60kmの場合と同様に震央により微妙に移り変わらている（図6b）．

4．竈論

フィリピン海プレート（P H Sプレート）内に発生する地震とその起震応力場に関して，伊豆半島とその以西については，これまでにもよく研究されている（例えば，Ukawa，1982）．

関東地方でのP H Sプレートの形状や運動に関しては，笠原（1980）や中村・島崎（1981）が茨城県南西部や千葉県中部等の比較的地震活動の高い地域に発生する中規模地震（M＝5．〜7．）

の発震機構をもとに論じている．これらによると，茨城県南西部の深さ40〜55kmに発生する地震は，P H SプレートとE U Rプレートの境界に位置し，両プレートの相対運動を示すとされている．また，茨域県南西部から千葉県中部に至る細長い地域（深さ60〜80km）に発生する地震は，P A CプレートとE U Rプレートの相対運動を示すとされている．これらの研究では，P H Sプレート内の応カ場については述べられていない．プレートが完全に回転運動だけで変形を伴わないものであれば，プレート内の応カ場は比較的単純なものが予想される．

しかしながら，先に述べたように，深さ40〜80kmに発生する地震より得られる丁軸の方位は震央に関係して変化しているようである、これを説明するために，P H Sプレートの弾性変形による応力場を考えてみた．

図7．は，P H Sプレートに外部から働くカとその結果生じる応カ場を模式的に表わしている．

ここに，矢印Aは茨城県南西部（深さ40㌧50km）において，P H SプレートとE U Rプレートがカップリングしていて，P H Sプレートの進行を妨げるように働くカである．また，矢印Bは茨城県南西部から千葉県中部に至る地域（深さ60〜80km）で，P H SプレートとP ACプレートがカップリングしているために働くカである．従って，A，Bの向きは，PH S

プレートに対するE URプレートとP A Cプレートの運動方向であり，その大きさはカップリ

ングの強さに比例すると考えられる．この様なカにより変形した結果，主応カ軸の方向は場所

により異なる．例えば，丁軸は図7破線の様になると考えられる．厳密には，A，Bに具体的

な値を与えて計算する必要があり，さらにP H Sプレート内に存在するA，Bによらない応カ

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国立防災科学技術セソター研究速報第66号 1984年n月

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図7 フィリピン海プレートに加わる力とその結果生じる応力場の模式図。

点線は丁軸の軌跡を示す。

Fig．7Schematic figure of force acting on the PHS plate and stress trajectori−

es of tension axes．

5．まとめ

本調査により得られた結果をまとめると次の様である．

（1〕駿河トラフから相模トラフに至る地域では，深さ0〜20kmの地震の丁軸分布図に，駿河湾奥を中心とする円心円状の配列がみられた．駿河湾北端付近ではこの配列からはずれるよ

うである，

（2）駿河湾西岸とその北西地域では深さO〜20kmの地震については，P軸はほぼ北西一南東方向であり，丁軸はほぼ北東一南西方向である．深さ20〜40kmでは，P軸はほぼ南一北方向であり，丁軸はほぼ東一西方向である．

（3）東経139〜140度，北緯35〜36度の範囲で深さ40〜80kmに発生する地震については，一部地域を除きP軸は，北西一南東方向が卓越しているが，丁軸の方向は場所により異

一10一

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関東東海地域における起震応力場一井元

なる．東京湾北部の地震はほぼ東一西にP軸をもつ．

14H3）に述べた複雑な主応カの分布は，おもにフィリピン海プレート内に発生した地震によるものである．この応カ場の形成には，茨城県南西部や千葉県中部におけるフィリピン海プレートとユーラシアプレートあるいは太平洋プレートとのカップリングが深く関係していると推

察される．

醐辞

本研究にあたり，当センター第2研究部笠原敬司，鵜川元雄両氏には，有益な議論と多大な協カをいただいた．また，当センター第2研究部大竹政和室長には，原稿にいくつかの意見をいただいた．ここに記して感謝の意を表します．

讐看文饒

1）浜田和郎・大竹政和・岡田義光・松村正三・山水史生・佐藤春夫・井元政二郎・立川真理子・大久保正・山本英二・石田瑞穂・笠原敬司・勝山ヨシ子・高橋博（1982）：関東・東海地殼活動観測網一国立防災科学技術センター．地震皿，35，401−426．

2）笠原敬司（1980）：関東地方の地震発生様式について．地震学会講演予稿集，2，66 3）Matsuda，T．（1978）：Co llision of the Izu−Boni n Arc with Central

Centra1Honshu1Cenozoi c Tectonics of the Fossa M［agηa，Japan．J．Phys．Earth，26，

S409−421

4）中村一明・島崎邦彦（1981）：相模・駿河トラフとプレートの沈み込み．科学，51 ，Nα8，490−498．

5）Ukawa，M．（1982）：Lateral Stretching of the Phi1ippine Sea P1ate Subducting a1ong the NankaトSuraga Trough，Tectonics，1，Nα6，543−571．

6）鵜川元雄・石田瑞穂・松村正三・笠原敬司（1983）1関東・東海地域地震観測網による震源決定法について，国立防災科学技術センター研究速報，53，1−88一

（1984年9月7日原稿受理）

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付録1 ^{発震機構解}

App6mdix1 Table of hypocenters and fault plane solutions．一Po11 ，一Po12 ， P ，T ，and−Nulr mean the poles of two nαヨal planes and pressure，

tension and nu11axes1！Az anポNd indicate azimutha1angle（c1ock−

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（AZ≧360→AZ・AZ−359）

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関東 ・東海地域における起震応力場

国立防災科学技術セソター研究速報 第66号 1984年11月

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関東 ・東海地域における起震応力場

井元 政二郎 国立防災科学技術センター

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1．はじめに

国立防災科学技術センター（防災センター）では，r関東・東海地域における地殼活動に関

国立防災科学技術セソター研究速報 第66号 1984年11月

1983）が定常的に行なわれている．また，観測網の増強に伴って，小さな地震の発震機構も 精度よく決められるようになってきた．そこで，ここでは観測網整備中の1980年5月より

2．資料・方法

資料として，1980年5月より1983年3月までの地震について，防災センターの観測網

（図1）で検出されたP波初動押し引きを用いた．震源要素は震源決定（鵜川・他，1983）

の定常処理結果を使用し，震源決定に使用した速度構造を用いて射出角を算出した、

発震機構は次の様な方法で計算機により自動的に求めた．

（1）震源球上に均等に分布させた85点（半球に対して）の各々に，Nu11軸を仮固定させる．

12）1つのNu11軸に対して，10度きざみでP軸および丁軸を回転させる．

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関東・東海地域における起震応力場一井元

13）P軸・丁軸の組合せ各々に対し，各観測点で期待される押し引きを求め，これに矛盾し ない観測数を数える（NCOR）．

（4〕NCORの最大となるP軸・丁軸の組合せを求める

（5）85点のNu11軸位置の各々に対して（4）で得られるNCORの中から，最大となるNu11 軸の位置（Nu11l）を求める．

3．桔 果

発震機構解の得られた地震について，地震規模と累積頻度の関係を示したのが図2である．

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国立防災科学技術セソター研究速報 第66号 1984年11月

深さ別分布図にみられる応力場の特徴を述べると次の様である．

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P軸の分布図（図3a）によると，伊豆大島から伊豆半島東岸，山梨県東部に至る地域では，

P軸は北西一南東方向であり，駿河湾西岸とその北西地域でも北西一南東方向が卓越している．

この丁軸の分布について，中村・島崎（1981）は主としてフィリピン海プレート（PHSプレー ト）が駿河・相模の両トラフヘ曲がるためであり，付加的に伊豆半島北方地域での衝突の効果

（Matsuda，1978）が加わっているため生じると解釈している．図3bによると，駿河湾 北部の地震では，このような同心円状配列からはずれるようである．駿河湾西岸をはさんで，

P軸・丁軸の方向が不運続になっている．一方，伊豆半島西岸から海岸沿いに（反時計回りに）

対岸の御前崎までたどると，P軸・丁軸の方向は運続的に変化している様にみえる．これは，

駿河湾奥では，伊豆半島の衝突の影響が強いことや，P H Sプレートの沈み込みが他の部分ほ ど明瞭ではないことと関係すると思われる．

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関東・東海地域における起震応力場

国立防災科学技術セソター研究速報第66号 1984年11月

関東・東海地域における起震応力場

井元政二郎国立防災科学技術センター

国立防災科学技術セソター研究速報第66号 1984年11月

1983）が定常的に行なわれている．また，観測網の増強に伴って，小さな地震の発震機構も精度よく決められるようになってきた．そこで，ここでは観測網整備中の1980年5月より

州戸．… ハ… ・｝・・．

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13）P軸・丁軸の組合せ各々に対し，各観測点で期待される押し引きを求め，これに矛盾しない観測数を数える（NCOR）．

3．桔果

国立防災科学技術セソター研究速報第66号 1984年11月

この丁軸の分布について，中村・島崎（1981）は主としてフィリピン海プレート（PHSプレート）が駿河・相模の両トラフヘ曲がるためであり，付加的に伊豆半島北方地域での衝突の効果

（Matsuda，1978）が加わっているため生じると解釈している．図3bによると，駿河湾北部の地震では，このような同心円状配列からはずれるようである．駿河湾西岸をはさんで，

駿河湾奥では，伊豆半島の衝突の影響が強いことや，P H Sプレートの沈み込みが他の部分ほど明瞭ではないことと関係すると思われる．

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国立防災科学技術セソター研究速報第66号 1984年11月