断層破壊帯中の地震波伝播に関する理論的研究とその応用

本研究では、断層破砕帯を平行な亀裂が密分布する領域としてモデル化し、そこでの波動伝播の理論計算を行い、断層破砕帯の速度構造、卓越する亀裂長と分布密度を推定する方法の確立を目的としている。今年度は、前年度までに開発された数値計算プログラムに、亀裂長を明確に定義できるよう修正を加え、亀裂長が散乱波の発生にどのように寄与しているか再検討した。その際、亀裂分布が断層トラップ波にどのように影響するか調べるために、震源と観測点は断層破砕帯の中心に置き、震源から射出される波は等方的であるとした。まず、断層破砕帯を亀裂が密に分布するだけの領域と仮定して計算したところ、震源から離れた観測点では、断層にトラップされた大振幅の長周期後続波をシミュレートすることはできなかった。そこで、亀裂の存在する領域が、周囲の媒質より低速度の帯状の領域として計算を行ったところ、直達S波の直後に大振幅の長周期後続波が現れた。したがって、実際の断層破砕帯は、断層面に平行な亀裂が非常に密に分布している領域というだけではなく、低速度の物質になっていると考えられる。次に、直達波の部分のスペクトルをとると、断層トラップ波に対応した長周期のピークが現れた。この長周期のピークは断層破砕帯の低速度層の速度と幅に対応している。一方、大振幅の長周期後続波より後のコーダ波の部分のスペクトルをとると、亀裂からの散乱波に対応した短周期のピークが現れた。この短周期のピークは、波数をk、亀裂長の半分をaとしたとき、亀裂間隔を変化させても、ka=1〜1.5で現れることから、亀裂長と入射波の半波長がほぼ等しい時に現れることがわかり、また、亀裂分布密度が高いほど、ピーク振幅が大きくなることがわかった。以上より、断層トラップ波を含む直達波の部分から断層破砕帯の速度構造が、コーダ波の部分から卓越する亀裂長と分布密度を推定できる可能性が得られた。

本研究では、断層破砕帯を平行な亀裂が密分布する領域としてモデル化し、そこでの波動伝播の理論計算を行い、断層破砕帯の速度構造、卓越する亀裂長と分布密度を推定する方法の確立を目的としている。今年度は、前年度までに開発された数値計算プログラムに、亀裂長を明確に定義できるよう修正を加え、亀裂長が散乱波の発生にどのように寄与しているか再検討した。その際、亀裂分布が断層トラップ波にどのように影響するか調べるために、震源と観測点は断層破砕帯の中心に置き、震源から射出される波は等方的であるとした。まず、断層破砕帯を亀裂が密に分布するだけの領域と仮定して計算したところ、震源から離れた観測点では、断層にトラップされた大振幅の長周期後続波をシミュレートすることはできなかった。そこで、亀裂の存在する領域が、周囲の媒質より低速度の帯状の領域として計算を行ったところ、直達S波の直後に大振幅の長周期後続波が現れた。したがって、実際の断層破砕帯は、断層面に平行な亀裂が非常に密に分布している領域というだけではなく、低速度の物質になっていると考えられる。次に、直達波の部分のスペクトルをとると、断層トラップ波に対応した長周期のピークが現れた。この長周期のピークは断層破砕帯の低速度層の速度と幅に対応している。一方、大振幅の長周期後続波より後のコーダ波の部分のスペクトルをとると、亀裂からの散乱波に対応した短周期のピークが現れた。この短周期のピークは、波数をk、亀裂長の半分をaとしたとき、亀裂間隔を変化させても、ka=1〜1.5で現れることから、亀裂長と入射波の半波長がほぼ等しい時に現れることがわかり、また、亀裂分布密度が高いほど、ピーク振幅が大きくなることがわかった。以上より、断層トラップ波を含む直達波の部分から断層破砕帯の速度構造が、コーダ波の部分から卓越する亀裂長と分布密度を推定できる可能性が得られた。