三陸沖の地震の震源分布

験 震 時 報 第43巻 (197959~65頁)

三陸沖の地震の震源分布*

市 川 政 治 * *

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Focal depths 、determinedby the Japan Meteorological Agency (1MA).for events occurring

in the vicinity of the〆Japantrench， off the east coastof Sanriku， northern Honshu， are usually deeper than those given by the International Seismological' Center (lSC) or the United States Geological Survey (USGS)， and the plate tectonics seem to suggest that those given by ISC or USGS are more reasonable thap JMAs' (Fig. 1).

Observations ofsub~ari n:e explosions conducted in the Pacific Ocean ofnorthern Japan indicate that the travel times ofP waves for the determination of earthquake parameters in JMA is a fewseconds注loweithan the actual travel times. The difference of the， adual and

theoretical travel times will a佐ecton' the determination ofearthqua~e parameters.

As a matter/of f弓ct，a computer simulation conducted 寸n the prese~t study shows〆 that the' use'of the travel times， which are slower than the trueones， in the， computation of

ear::thquake parameters locates'the hypοcenter deeper position than the true one. The simula~ tion also shows that the' travel time tables calculated from the observations for the subniarine explosionsare applicable to events occurring in the' vicinity of the Japantrench of northern Honshu.

Based on. the results， the earthquakes occurring in the area shown in Fig. 2 during the perio'dfrom 1971 to 1974 are relocated using the new travel time tables. The. vertical distribution of hypocenters， constructed' from. the hypocenters determined by JMA for events

occurring in the area from 1420E to 1430Eand those given by the relocation for、events in

the area beyond 1430E is similar to those、obtained from ISC or USGS~ data (cf:Fig. 1 and

Fig. 10). ~ 1 . ま え カt き 気象庁や東北大学の高木ら(1977)決定の三陸沖料*の 地震の震源立体分布を見ると，ほぼ東経1430の経線を軸 、としてi東西対称の逆 V字型分布をしていQ 、一方， International'Seismological Center (lSC)や

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nited States Geological Surrey (USGS)決定の震 源から作勺た同一地域の震源立体分布を見ると，海溝付 近から大陸にむかつて，震源、は単調に深くなっており， プレート説から予想されるものと調和

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Received Aug. 28， 1978 料 気 象 庁 地 震 課

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乙こでは，東経1420_{付近から145}0_{近付までを，仮に三陸} 沖と呼ぶことにする. このことから，三陸沖， とくに，14$0以東海溝軸近傍 に発生する地震に対する気象庁決定の震源、は，一般にそ り深さ.が真のものより深く決められているように考えら れる.そとで，シミュレーションによりこの可能性を確 め石と開時に，その結果に基づいて当該地域に 1971'-'" 1974年までに発生した地震の震源要素を再決定し，その 結果をISCやUSGS'のものと比較してみる. K ~

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各機関決定の震源の比較 気象庁と ISCやUSGSが決定した三陸沖の地震ιの震、 源要素の比較を行なう. Fig. 1は， 1971'-"'1974年に北緯380'-"'420，東経1420 ，-..，1450の地城に発生Lた地震に対する気象庁 (1)， ISC (1)， USGS' (U)決定の震源、から作った震源の東西断面

庁， ISCおよび USGSの震源の深さを HJ，Hrおよび Huとし， Hr--:HJ， Hu-HJおよび Hu-HIの平均値と標 準偏差を緯度10 ，経度10'ごとの区城について計算した 結果を Fig.4 に示す. HJは特に 400，.;...，40059'N，143040'E以東の区域では HI， Huに比べ 10，--40km 深くなっている.叉， 380，...， 410N， 1430E以西では HJは，逆に HI，Huに比で 10，...， 20km

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支くなっている. Hrと Huの聞には，系統的な差異は認められない. 以上の結果をまとめると，気象庁決定の震源の深さ は， ISC'，やUSGSに比べ， 1430E 以西 390.，...，410N の 地域では平均して 10，...，20km 浅く， 143.50E以東 390 ::::""410N の地域では平均して 10，...，40km 深くなってお り，気象庁の震央ははじめの区域で平均10

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千島南部の地震に対する気象庁決定の震央は， ISCや USGSのそれに比べ， 10以上も南にず、れているこ之があ る.筆者の行なったシミュレーションによれば，実際よ りもおそい走時で観測網外の千島南部の地震の震源要素 計算を行なうと，震央は観測￨網内に引込まれると同時に 震源の深さは深くなる (Ichikawa，1978). 気象庁が定 常的震源、要素計算に使用aしている筆者ら(1971) の走時 は，東北地方東方沖で行なった爆破地震動観測j結果に比 べ数秒おそい(市川， 1978). このように， 実際よりも =おそい走時表で震源計算を行なうと， どのような事が起 るだろうか，シミムレー

γ

ョンを行なってみよう 'Fig. 5の黒丸の位置に震央を，また，深さ (h)を0，...， 90kmの範囲で 5km;づっ変え，白丸の観測点までの走 時を，海底爆破地震動観測結果に基づいて計算した新走 時表から求め，これに平均値O秒，PおよびS波の標準 偏差σpニ0.5秒1.0秒， 1. 5秒およびσs=2σp又はσs= 4σpの正規乱数を与えて観測値とする. これらの観測値全部，すなわち， 36個(図中の小白丸 の観測点)， 17個(図中の中白丸の観測点)，および7個 (図中の大白丸の観測点〉を市川らの走時で処理する. また ，

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の発震時だけを使って震源要素の計算も行な

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このようにして決められた震源の東西断面図をFig.6 に示す.図中の各矢印は仮定した震源の深さであり，丸 の大きさや色は使用したデータ数と関係し，黒小丸はデ - 2

Fig. 1. Depths of earthquakes

，

which occurred off the east coast of Sanriku of northern Japan， projected on a vertical plane run -ning f rom east to 'west.

J: Data obtained from JMA bulletins， U: Data obtained from USGS bulletins，

1: Data obtained from ISC bulletins，

T: Profile given by Takagi etal (1977).

図である.ー右下の図は高木ら(1977) による，ほぼ同一 区域の地震に対する震源立体分布図である. これらの図から，気象庁や高木ら決定の震源に基づく 立体分布図は， ISCや USGSのものとは明らか

ι

異った 逆V字型の分布をしていることがわかる. Fig. 2は Fig. 1を作成する時使用したデータから作 った震央分布図で， ]，1， Uは前記と同じく気象庁; ISC， USG与決定のものであることを示す.この図からは，各 機関決定の震央に系統的なず、れは認められないので， (380 ミ~SD*<390 ， 1420~玉 2*< 1430)， (380 ~三 ψ<390 ， 2~ 1430)，…一、の各区域内に発生した地震の震央を気象庁決 定のものを中心に， どの方向にどの程度ずれているかを 示す図を Fig. 3 (1) (J-，.I : :気象庁-ISC，J-U:: 気象庁-USGS)に， また， ISCと USGSの震央の差異在 Fig.3

(2) (I-U)に示す. この図から， ISC と USGS の震央との間に，系統的 な差異は認められないが，気象庁と ISC や USGSの震 央との問には，系統的な差異が存在し，陸から東に行く に従って，気象庁の震央は東に次第にずれることがわか る.1430以東では， 気象庁の震央の， ISCや USGSの 震央に対するずれは，平均して20，...，30kmである. 次に震源の深さの差異ーについて調べてみよう.気象 rp:北緯， λ.東経

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Fig. .2. Distribution of epicenters given by various organizations (1M A (1)， ISC (1) and USGS

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Fig. 6. Profiles of hypocenters' given by the simulation. An arrow in ~ach plot shows the assumed depth in the simulation.

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共に使用して計算した結果である). この図から， i) 仮定じた深さとは殆んど無関係に計 算結果は深くなっていること" ii)使 用 し た デ ー タ 数 が多いほど深く決められているとど， iii)こ の 傾 向 は 1430 E以東で，特に，顕著であること，などがbかる.' これは Fig. 1に示した気象庁決定の震源分布の傾向と 調和する.この結果は， '1430_E 以東の震源の立体分布に みられる垂下がり現象が震源、要素計算に使用する走時が 適当でないことによることを示唆している. Fig.7は仮定した震源(+)と決められた震央(黒丸36

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Fig. /4.， Distribution of mean di百erences of

focal depths given by ISC and JMA， USGS

、and'JMA， and US.GS and JMA for various

areas di vided by the parallel of 10 _and

the meridian of 10'. The vertical straight line attached to a circle，'showing the mean difference is the error bar of the mean. T・('

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Fig. 7. Discrepancies between determined and assumed、epicenters.

Fig: 8. Distribution of differences of redeter -mined focal depths and those given by JMA (R-]) or ISC (R-I). (cf. Fig. 4) . 410 -+ 。N 39ふ 1 142・E

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6

三陸沖の地震の震源分布で一一市JII 65 点，白小丸17点および白大丸 7点のデータで計算〉との 食い違いを示し，左側の図は P，S共に使用して震源要 素の計算をした場合，右側は

P

だけを使った場合の結果 である.この図から，震央は一般に東にずれ，その傾向 は 1430E 以東で顕著であることがわかる. この結果は Fig. 3(1)に示して，気象庁と ISCやUSGSの震央のず

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の傾向と調和している. ~

4

.

震源要素の再計算 三陸沖 1430E以東の地震の震源東西断面図に認めら れる垂下がり現象などは，震源要素計算に使用

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ている 走時表が不適当であ石ことに起因することがほぼ確実と なった.そこで， 1971年---1974年に当該地城に発生し了こ 地震の震源要素を，新走時表を使って再計算してみる. Fig.8は再決定した震源、の深さと，気象庁，夫はISC のそれとの差異の平均値の分布図(左図は気象庁との 差，右図はISCとの差〉であり， これは Fig.4に対応 から気象庁の震央と再決定結果との聞には，系統的なず れは認められないが，再決定震央が 1430E 以東で、は， ISCのそれに比ぺ平均 15km東にず、れ七いるごとがわ かる.何れの震央が妥当か速断は出来ないが，再決定足 使用した走fI寺表が， 当該地域付近で、行われた爆破観測結 果に基づいて作られたものであることを考えねば，再決 定の結果が妥当ではないであろうか. 再決定震源が，気象庁， あるし〉は ISCの震源の深さ にくらべ， 1430E以西では浅すぎると言う結果や，新走 時の性格から，、この走時表が震源要素計算に適用できる 範囲は， 1430 ---143

1

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2

oE以東であろう. Cのような観点、から， 1430E以西は気象庁の震源，ま たそれ以東は再決定結果を使って， Fig.1に対応する震 源の東西断面図を作った (Fig.10).その結果は， I，C S のそれに近いことがわかる. ~

5

.

む す び する.この図から， i)再 決 定 結 果 は 気 象 庁 の 震 源 よ 三堕沖の 1430E以東の地震に対する気象庁決定の震源 り，全般的に浅くなって

y

、る， ii)1431_{/20E以 東 の 地 震 . は， ISCやUSGSのそれに比べ多少深く， 14}

30の経線 に対する再決定結果は，ISCの震源とほぼ同じ深さにな を軸に太平洋側に垂下がっている.この‘現象は，震源要 っている，ことがわかる. 一 素計算に使用している走時表が不適当であることによる h Fig. 3に対応する震央のずれを Fig. 9示す.この図 ものであることが，シミュレージョンの結果から推定で 50 142。 。~ 144

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Fig. 10. Pro白le constructed by using hypoc-enters given by ]MA、forevents occur

-ring in the region ranging from 1420E to 1430E and redetermined hypocenters for events which occurred in the. region from 1430E to 1450E. Note thatthe peculiar distrib.u tion of hypocen ters given by ]MA shown in Flg. 1 is con -siderably improved. きた: そこで， 1971---1974年に当該地域に発生した地震の震 源要素をγ 東北地方東方沖で、行われた爆破の観測結果か ら作った新走時で再計算した結果， 143---1431_/20E以東 の地震に対しては， ISCの震源(特に深さ)と調和する ことがわかった. 更に多くの地震について，新走時表により震源要素の 再決定を行ない，走時表の妥当性を確めたうえで， これ を地震課の定常的地震調査業務に使用することを提案す る. 参 考 文 献 高木章雄・長谷川昭 (1977):東北日本における地震活動の特性 と予知研究:地震予知研究シンポジウム (1976).15~20. 市川政治・望月英志 (1971):近地地震用走時表について.気象 研究所研究報告， 22， 229~290. 市川政治:気象庁広おける震源要素新計算法と走時表. 験震時 報， 43， 13~ 1chikawa

，

M. (1978): Lateral Heterogeneity under t，he South帽 ern Kurile Trench and 1ts Vicinity and Systematic Discrepancy in Epicenter Locations. Geophys. Mag.

，

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7