小原一成

(東京大學地震研究所)

應變集中帶的重點調(diào)查觀測和研究進展＊

小原一成

(東京大學地震研究所)

引言

日本東北部的日本海沿岸被稱之為“應變集中帶”的區(qū)域很廣泛,那里存在著許多活斷層或活褶皺等活構造,屢屢發(fā)生造成重大災害的地震。為此,日本文部科學省于2008年開始實施了通過探明應變集中帶活構造的整體圖像,構筑發(fā)震斷層模式來預測應變集中帶發(fā)生的地震規(guī)模和發(fā)生時間的長期評價,這樣有助于實現(xiàn)高水平的強震動評價的研究計劃。

1 調(diào)查觀測方法

為了詳細地把握存在于應力集中帶的活斷層的形狀,經(jīng)常采用人工釋放地震波,來觀測從地下返回地表的波形,根據(jù)地層的差異來推斷斷層。對此,我們通過在陸域和海域以及海陸綜合3方面大規(guī)模地開展了使用這種方法的調(diào)查觀測,以便探明多個斷層面的形狀。這種方法一般是沿一條直線布設地震儀或人工震源,將該測線作為二維斷面進行地下構造成像。但是,為了了解活斷層的擴展,還必須進行三維調(diào)查。為此,應該布設稠密的地震觀測網(wǎng)來觀測天然地震,研究清楚地震波的傳播速度和能量的傳遞程度的三維分布圖像,開展為探明斷層擴展和應變集中原因所需進行的地下構造的調(diào)查。陸域方面,在新瀉及其周邊地區(qū)布設了300臺地震儀;海域方面,采用自浮式和電纜式的海底地震儀實施觀測,并且根據(jù)地形或地質(zhì)分析,求得活斷層在地表呈現(xiàn)的準確位置,同時,還根據(jù)活斷層周圍的地層年代,推斷出斷層錯動速度和地震的發(fā)生間隔。還要進一步結(jié)合稠密的GPS地形變觀測結(jié)果,在綜合以上研究成果獲得的發(fā)震斷層模式的基礎上,計算在那里地震發(fā)生時的地震動強度。這時,與發(fā)震斷層大小相對應的震源會釋放怎樣的地震動呢?或許由于地基的柔韌性等,會對地表的晃動造成很大影響,所以,對此都需要進行調(diào)查研究。用最終的計算結(jié)果和根據(jù)以往實際發(fā)生過的地震烈度分布的歷史資料等詳細推斷的結(jié)果進行比較,來驗證所構筑的模式的可行性。

2 目前主要調(diào)查結(jié)果

兩年過去了,各項調(diào)查研究都在順利進行中。這里特別介紹沿著兩條測線開展的大規(guī)模的地殼構造探查及其相關的調(diào)查結(jié)果。

2008年,在新瀉縣內(nèi),從彌彥近海經(jīng)三條到越后山脈的63km范圍內(nèi)實施了海陸綜合探查,追蹤到從越后平原東部邊緣斷層帶位置向東傾斜25°的斷層深達7km。在這一帶,1828年發(fā)生過越后三條地震。目前,推定三條地震的震中在越后平原東部。但越后平原之下卻沒有發(fā)現(xiàn)對應的明顯的活斷層。根據(jù)該計劃中的項目之一,即采用古地震調(diào)查的烈度分布的研究表明,即便是丘陵部分也存在著烈度5以上的區(qū)域,所以,可以推斷向東傾斜的越后平原東部邊緣斷層引發(fā)了三條地震。在強震動項目中,運用該發(fā)震斷層模式,采用簡便法,進行了強震動計算,果然獲得了與根據(jù)歷史資料推斷的烈度分布相吻合的結(jié)果。

同時,2009年,在從會津到佐渡近海全長約340km的測線上,實施了海域和陸域綜合的構造調(diào)查。在該調(diào)查中,在陸地和海底同時設置了地震儀,另外,在陸地布設地震儀進行相互觀測陸地炸藥爆破引發(fā)的震動和海底發(fā)震的氣槍信號,獲得的數(shù)據(jù)量相當大,有關解析正在相繼進行中。作為目前的結(jié)果,已探明該測線上分布的月岡斷層、新津傾斜東翼斷層、角田-彌彥斷層、佐渡島東部邊緣活斷層的形狀,同時,捕捉到了從日本海到應力集中帶的地殼構造的變化。

另一方面,在以新瀉為中心布設的300個地震觀測裝置回收到了約1年的觀測數(shù)據(jù),通過對這些數(shù)據(jù)進行三維X射線照相技術解析(CT掃描),獲得了詳細的地下圖像(圖1)。其結(jié)果表明,存在著以厚堆積層為起因的地震波速度的低速異常區(qū)及速度邊界與活斷層的位置相關關系。希望能通過綜合這些結(jié)果,來推斷發(fā)震斷層的擴展范圍。

圖1 采用天然地震觀測數(shù)據(jù)獲得的P波X射線斷層照相技術的結(jié)果。(a)和(b)分別表示深度7km和15km的水平斷面圖。藍色小三角是解析時使用的觀測點。灰色線表示活斷層。紅色三角表示火山。結(jié)果可見,沿低速區(qū)活斷層擴展的情況(引自2009年“應變集中帶的重點調(diào)查觀測和研究”成果報告)(原圖為彩圖)

3 火山等的調(diào)查觀測

該計劃除了構筑日本東北的日本海一側(cè)地區(qū)及日本海東部邊緣部分存在的應力集中帶內(nèi)的發(fā)震斷層模式外,還有一個很大的目標就是要解明應力集中機制的奧秘。為此,在日本全國主要火山等、應力集中明顯的區(qū)域,即在北海道石狩低地帶、樽前山、山形莊內(nèi)區(qū)域、巖手山、草津白根山、御嶽山、琵琶湖西岸斷層帶、九州櫻島、霧島山、阿蘇山、別府島原地溝帶等地開展電阻率調(diào)查、地震觀測、GPS、重力、地球化學觀測等,并逐步把握流體的存在與地震波速度的關系等,從而探明影響應力集中的構造。

編譯自:地震本部ニユース.2011年3月號.第3卷第11號:4-5

原題:「ひずみ集中帯の重點的調(diào)査観測·研究」進捗狀況

(北京市地震局 彭 巖 編譯;盧振恒 校)

P315.2;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.09.005

2011-07-14。