AIST

地震テクトニクス研究グループ Seismotectonic Research Group 

Research
Members

地震データ解析
Earthquake Data Analyses

地震の研究のためにはまず,実際にどこでどのような地震が発生しているかを知る必要があります. そして,その理解のためには,地震発生の背景となる物理的・化学的要因が何であるかを検討しなければなりません. そこで,地震波形データ,地震カタログデータ,測地データを解析して,震源における断層すべり過程,その簡易版としての震源スペクトル,震源メカニズム解(代表的な断層面と断層すべりの方向),地震発生の統計的性質,地震発生深度における歪や応力の蓄積を推定しています.これらの研究成果を総合的に検討して,地震発生の物理的背景を明らかにしていきます.物理的背景のさらに裏側には,地質学的・地球化学的な要因が潜んでいると考えています.必要に応じて,臨時地震観測も実施しております.
現在は,震源メカニズム解の情報による地殻応力分布をとりまとめております.地震波形データ解析の大量処理のために深層学習技術の応用も進めています.

For earthquake studies, we need know where and how earthquakes occur. To understand earthquake generation mechanisms, we should consider the physical and chemical factors for it. We study the fault rupture process, the earthquake source spectra, the focal mechanisms (the orientation of a representative fault plane and the direction of a fault slip), the statistical feature of earthquakes, and the accumulation of the strain and stress at seismogenic depths using seismograms, earthquake catalogs, and geodetic data.Integrating these information, we will reveal the physical background of the earthquake generation process. The physical background will imply the geolocagil and geochemical factors. If necessary, we perform a campaign seismic observation.
Recently, we are investigating the crustal stress field in Japan by estimating earthquake focal mechanisms and compling them. We are introducing the deep learning technique for processing massive seismic data.

fieldsurvey

2016年熊本地震 The 2016 Kumamoto earthquake (Uchide et al., EPS, 2016)

地震の発生サイクルシミュレーション
Earthquake Cycle Simulation

これまで地震の発生時期・規模の予測は断層の活動履歴調査に基づいて経験的に行われ,各断層で想定される地震はそれぞれ独立に評価されてきました.しかしながら実際には近くの地震は互いに影響し合い,例えば海溝型地震の発生サイクルは内陸地震の発生分布に影響を及ぼしていることが指摘されています.また近年の観測網の発達によって,断層面上のすべりの時空間的な不均質が明らかになってきており,地震の発生予測にはこれら異なるすべり現象間の相互作用が果たす役割を明らかにすることが重要です.
そこで有効な手立となりうるのが,計算機の中で,物理モデルに基づいて断層への応力蓄積過程・地震時のすべりの繰り返しつまり地震サイクルを模擬する,地震サイクルシミュレーションです.地震テクトニクス研究グループでは現在,海溝型地震と内陸地震間の相互作用を考える際に重要となる,粘弾性応力緩和の効果を考慮した地震サイクルモデルの計算手法開発を行なっています.以下では,これに関連する研究成果を紹介します.

The timing and the magnitude of a future earthquake on an active fault have been empirically estimated, independently from earthquakes on the other faults, based on the rupture histories of the fault. However, they should interact with each other, and it is pointed out that the cycle of megathrust earthquakes in subduction zones more or less control the spatiotemporal distribution of inland earthquakes. Moreover, recent improvement of the seismic/geodetic observation networks has been revealed the various slip patterns and types on a fault. We think the mechanical interaction of the multiple slip events plays an important role in the occurrence of an earthquake, and we are trying to understand the results of their interactions using numerical simulations.
In the simulations called earthquake cycle simulations (ECSs), we evaluate the stress build-up and the strength on a fault and simulate the development of slip on the fault through the earthquake cycle. We are now developing a technique to consider the stress relaxation of the viscoelastic medium in the ECS, which is important when we consider the relation of megathrust earthquakes in subduction zones and inland earthquakes. We introduce some of our work related to this project.

粘弾性応力緩和を考慮した応力評価: 2018年北海道胆振東部地震 (大谷)

2018年に発生した北海道胆振東部地震の近くには,主要活断層の一つである石狩低地東縁断層帯があります(図1).本研究では胆振地地震後この断層帯が動きやすい状態になっているかをクーロン応力(ΔCFF)を用いて評価しました.
ΔCFFはイベントによって断層にかかる応力変化から計算され,ΔCFFが正のとき,断層の状態はイベント前よりも地震に近づいたと考えられます.ΔCFFは通常媒質を均質弾性体と仮定して求められますが,本研究では地下の粘弾性媒質領域での応力緩和を考慮し,胆振地震によるΔCFFの時間変化を求めました(図2: 石狩断層帯のうち南部断層).断層面上で場所によってΔCFFの正負が変化し,地震時も地震後20年間でもずっとΔCFFが増加し続ける地点があることがわかりました.詳細はOhtani and Imanishi (2019, EPS; https://doi.org/10.1186/s40623-019-1036-4)をご覧ください.

2018 Hokkaido Eastern Iburi earthquake occurred in the vicinity of the fault zone in the eastern boundary of Ishikari low-land (Ishikari faults) (Fig 1). We assessed the potential of seismic risk of the Ishikari faults by the Coulomb failure function (ΔCFF). ΔCFF is calculated from the stress change due to an event; positive ΔCFF indicates that the target fault is brought closer to rupture. In this study, we took into account the stress relaxation in the viscoelastic medium and calculated the time-dependent ΔCFF after the Iburi earthquake (Fig 2; Southern fault in the Ishikari fault zone). We found that ΔCFF distributes on the fault with the values from positive to negative and the ΔCFF at some points keep increasing for 20 years after the Iburi earthquake. Please see detail in Ohtani and Imanishi (2019, EPS; https://doi.org/10.1186/s40623-019-1036-4)

(Fig 1) 石狩低地東縁断層帯,北海道胆振地震と用いた震源モデル
Ishikari faults, Iburi earthquake and the source model employed in this study.

図1 Fig.1

石狩低地東縁断層帯,北海道胆振地震と用いた震源モデル
Ishikari faults, Iburi earthquake and the source model employed in this study.

tonkatsu

図2 Fig.2

t = 0に発生した胆振地震後,石狩低地東縁断層帯のうち南部断層上でのΔCFF(t). 左: 南部断層上のΔCFF(t)−ΔCFF(0)分布(地震後10年間の粘弾性緩和による変化量) 右: 南部断層上の各3点での,胆振地震直後から20年間のΔCFF変化.
Time-dependent ΔCFF(t) along the southern fault after the occurrence of the Iburi earthquake (t = 0). Left: Distribution of ΔCFF(t)−ΔCFF(0) along the southern fault. Right: Time evolution of ΔCFF for 20 years after the Iburi earthquake at the three points on the southern fault.

削剥断層の地質調査
Geological Studies of Exhumed Faults

内陸大地震の震源の多くは地下 10-15 km の地震発生層の下限付近に位置します.地震発生の背景となる物理・化学的要因を知るためには,震源付近の岩石変形過程を明らかにする必要があります.しかし現在の活断層深部を直接観察し,詳細な変形過程を明らかにすることは困難です.一方,過去の地下 10-15 km付近における断層運動の痕跡が,地殻変動等により地表に露出している場所があり,削剥断層と呼ばれています.削剥断層の地質調査により,詳細な岩石の変形過程と,その空間的広がりを明らかにしています.

The hypocentres of inland large earthquakes generally occur in the depths ranging 10–15 km, the deepest part of the seismogenic zone. To reveal physical and chemical processes that control the generation of earthquakes, it is important to know the detailed rock deformation processes around the hypocenter regions. However, it is impossible to observe directly the rock deformation in the deep part of the active faults. On the other hand, rocks along some faults were initially deformed in the depths of 10–15 km were eventually exhumed to the Earth’s surface, known as exhumed faults. We investigate such exhumed fault zones and reveal the deformation processes together with the fault zone architectures.

ドローン (UAV) で撮影した中央構造線の露頭の動画.
黒っぽい岩石(三波川変成岩)と淡白色もしくは黄土色の岩石(領家花崗岩類)の境界が中央構造線です.
Video of an outcrop of the Median Tectonic Line (MTL: the largest onshore fault in Japan) taken by an unmanned aerial vehicle (UAV).
The boundary between black coloured rocks (the Sambagawa metamorphic rocks) and ochreous or pale coloured rocks (the Ryoke granitoids) is the MTL.

SEM

Scanning electron microscope (SEM, Hitachi SU-3500) installed at the GSJ-Lab of the Geological Survey of Japan, AIST.

iiysks

Generalized geology of pre-Miocene rocks in the Kinki district in Japan showing the location of the observatory at Matsusaka-Iitaka (ITA). Right: Internal structures of the Median Tectonic Line fault zone revealed by boreholes at ITA(Shigematsu et al., 2012).

研究グループ員
MEMBERS

高橋 美紀 TAKAHASHI Miki (グループ長 Group Leader)
地下の岩石の高温・高圧環境を実験機の中に再現し,岩石の変形挙動やさまざまな物性を測定することで,地震発生のメカニズムを明らかにすることを目指しています.特に脆性ー塑性遷移領域の摩擦挙動や流体圧の影響による摩擦挙動の変化をとらえる研究を重点的に行っています.
In order to understand earthquake generation mechanisms, I am measuring the deformation and physical properties of rocks under the high-temperatures and high-pressures in the laboratory. My research interests focus on the frictional behaviors of materials in brittle-plastic transition regions and effects of pore fluid pressure on the frictional behaviors.
堀川 晴央 HORIKAWA Haruo (主任研究員 Senior Researcher) Homepage
古文書等の記録しかない時代(明治以前)あるいは地震計などによる観測データが少ない時代(明治〜昭和前半ぐらい)のような「古い」地震の実像に迫る研究をしています.こうした解析では,応力場等の地震発生場に関する知見を援用することが不可欠なので,最近の地震学あるいは測地学的なデータの解析も同時に進めたいと思っています.
My research interest is to characterize historical earthquakes that occurred in "old" time, for which only written documents are available or a quite limited amount of seismic and/or geodetic data are available. Since it is essential to proceed such analysis with the aid of knowledge on seismogenic zones such as the character of stress field, I also would like to perform analysis of modern seismic and/or geodetic data.
重松 紀生 SHIGEMATSU Norio (主任研究員 Senior Researcher)
過去の断層深部が現在地表に露出している地域の地質調査に基づき,内陸地震の発生過程を明らかにする研究を行っています.また調査により明らかになった断層岩の変形過程を実験室で再現することにより,地震予測精度向上につなげることも目指しています.
I am studying on inland-earthquake generation processes based on the investigation of geological survey of exhumed past hypocentral regions. I will use this information to investigate the processes of deformation of rocks in the laboratory at high pressures and high temperatures to improve accuracy of forecasting a large earthquake occurrence.
内出 崇彦 UCHIDE Takahiko (上級主任研究員 Chief Senior Researcher) Homepage
実際に起こった地震の性質を地震・測地データ解析から研究しています.微小地震から巨大地震まで幅広く取り扱って,震源破壊過程の総合的な理解を目指しています.頻繁に発生する微小地震については,その性質が断層の性質を代表するものと予想して,震源スペクトル解析や地震の統計解析を実施しています.地震波形データの大量解析のために,深層学習の導入を始めたところです.大地震については,断層すべり過程の解析などによって,その挙動を明らかにしています.
I am studying natural earthquakes by seismological and geodetic data analyses. I aim to understand earthquake rupture process from microearthquakes to huge ones. I regard microearthquakes as an indicator of fault properties and perform earthquake source spectral studies and earthquake statistical studies. I started introducing the deep learning technique for earthquake big data analyses. For large earthquakes, I have analyzed the fault rupture process.
浦田 優美 URATA Yumi(主任研究員 Senior Researcher)
数値シミュレーションによって、大地震現象の理解・発生メカニズムの解明に向けた研究を行っています。理想的な場での基礎的な理論研究に加え、岩石摩擦実験や自然地震のデータを基にしたモデリング研究にも取り組んでいます。
I am interested in the physical mechanism of large earthquakes. I work on numerical modeling and simulations using data of a rock friction experiment and of seismological and geodetic observation.
椎名 高裕 SHIINA Takahiro(研究員 Researcher)
地震波形データの解析により地球内部構造を明らかにする研究を行っています.観測記録にはさまざまな情報を持つ地震波形が含まれているため,それらを活用してより詳細な不均質構造を調べ,地震発生領域の環境(構造的あるいは物質的条件)の解明を目指しています.
I am investigating internal structures of the Earth based on analyses of seismic waveforms observed for natural earthquakes. By utilizing various types of seismic waves, I try to retrieve fine-scale heterogeneous structures in seismogenic zones and improve understandings for the physical and material conditions that relate to genesis of earthquakes.
寒河江 皓大 SAGAE Kodai(産総研特別研究員 AIST Postdoctorial Researcher)
稠密地震計アレイデータを使用したテクトニック微動の震源決定や, 微動の時空間発展を自動抽出する手法の開発に取り組んでいます. 微動などのスロー地震現象の成長過程を詳細に調べることで, スロー地震の物理メカニズムの解明を目指しています.
I have determined source locations of tectonic tremors and developed a method for automatically extracting spatio-temporal evolutions of their sources. I aim to elucidate the physical mechanism of the slow earthquake by investigating the growth processes of slow earthquake phenomena (e.g. tectonic tremor) in detail.
佐脇 泰典 SAWAKI Yasunori (産総研特別研究員 AIST Postdoctorial Researcher)
地球内部における断層面の形状を客観的に推定することを目標に,地震の震源分布や地震波形を解析する手法の構築と適用を行っています.また,陸域や海底の地震計波形記録から,地震発生帯周辺の詳細な不均質構造を推定する手法の構築も行っています.
I am currently working on the development and application of new methods for an objective estimation of fault-plane geometries from hypocenter distribution or seismic waveforms. Also, I estimate detailed seismological structures around seismogenic and tremorgenic zones using passive-source waveforms recorded by inland and ocean-bottom seismographs.
楊 敬藝 YEO Thomas (リサーチアシスタント Research Assistant)
The main purpose of my research is to understand the inland earthquake generation processes from a geological viewpoint. This involve characterising fault rocks that represent the deformation that occurred from the brittle-ductile transition zone to the seismogenic region which are thought to be the exhumed hypocentre of earthquake. My study will mainly focus on describing the heterogeneity of the deformational structures observed within the MTL fault zone in order to enhance our understanding in the interplay of deformational mechanism that took place and their relationship with any seismic events.
松下 レイケン MATSUSHITA Reiken (テクニカルスタッフ Technical Staff)
臨時観測やHi-netなどの地震データを用いて,可能な限り小さな地震まで解析しています.この解析を通して,将来発生する地震の最大規模や発生様式を評価するための地震テクトニックマップの作成に携わっています.
My major is system information processing. I mainly analyze as small as possible earthquakes using temporary observation and Hi-net seismic data etc. Results of my analyses are used to construct seimotectonic maps.
中井 未里 NAKAI Misato (テクニカルスタッフ Technical Staff)
研究サポートとして,各種GISソフトウェア・グラフィックソフトウェアを使用した地図・図表等の作成,地殻応力場データベース・地下構造可視化システム・活断層データベースの管理・更新に従事しています.他,Webページ作成・更新,外国人研究者対応の翻訳なども行っています.
As a technical staff, I have been supporting researchers using various GIS software and graphic software. I am also engaged in developing and maintaining Crustal Stress Database, Subsurface Visualization System, Active Fault Database, and this website. Recently language support has been a large part of my job.
ページのトップへ戻る