小原一成

(東京大學(xué)地震研究所)

應(yīng)變集中帶的重點(diǎn)調(diào)查觀測(cè)和研究進(jìn)展＊

小原一成

(東京大學(xué)地震研究所)

引言

日本東北部的日本海沿岸被稱之為“應(yīng)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(gòu)造,屢屢發(fā)生造成重大災(zāi)害的地震。為此,日本文部科學(xué)省于2008年開始實(shí)施了通過(guò)探明應(yīng)變集中帶活構(gòu)造的整體圖像,構(gòu)筑發(fā)震斷層模式來(lái)預(yù)測(cè)應(yīng)變集中帶發(fā)生的地震規(guī)模和發(fā)生時(shí)間的長(zhǎng)期評(píng)價(jià),這樣有助于實(shí)現(xiàn)高水平的強(qiáng)震動(dòng)評(píng)價(jià)的研究計(jì)劃。

1 調(diào)查觀測(cè)方法

為了詳細(xì)地把握存在于應(yīng)力集中帶的活斷層的形狀,經(jīng)常采用人工釋放地震波,來(lái)觀測(cè)從地下返回地表的波形,根據(jù)地層的差異來(lái)推斷斷層。對(duì)此,我們通過(guò)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(cè),以便探明多個(gè)斷層面的形狀。這種方法一般是沿一條直線布設(shè)地震儀或人工震源,將該測(cè)線作為二維斷面進(jìn)行地下構(gòu)造成像。但是,為了了解活斷層的擴(kuò)展,還必須進(jìn)行三維調(diào)查。為此,應(yīng)該布設(shè)稠密的地震觀測(cè)網(wǎng)來(lái)觀測(cè)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(kuò)展和應(yīng)變集中原因所需進(jìn)行的地下構(gòu)造的調(diào)查。陸域方面,在新瀉及其周邊地區(qū)布設(shè)了300臺(tái)地震儀;海域方面,采用自浮式和電纜式的海底地震儀實(shí)施觀測(cè),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(zhǔn)確位置,同時(shí),還根據(jù)活斷層周圍的地層年代,推斷出斷層錯(cuò)動(dòng)速度和地震的發(fā)生間隔。還要進(jìn)一步結(jié)合稠密的GPS地形變觀測(cè)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(chǔ)上,計(jì)算在那里地震發(fā)生時(shí)的地震動(dòng)強(qiáng)度。這時(shí),與發(fā)震斷層大小相對(duì)應(yīng)的震源會(huì)釋放怎樣的地震動(dòng)呢?或許由于地基的柔韌性等,會(huì)對(duì)地表的晃動(dòng)造成很大影響,所以,對(duì)此都需要進(jìn)行調(diào)查研究。用最終的計(jì)算結(jié)果和根據(jù)以往實(shí)際發(fā)生過(guò)的地震烈度分布的歷史資料等詳細(xì)推斷的結(jié)果進(jìn)行比較,來(lái)驗(yàn)證所構(gòu)筑的模式的可行性。

2 目前主要調(diào)查結(jié)果

兩年過(guò)去了,各項(xiàng)調(diào)查研究都在順利進(jìn)行中。這里特別介紹沿著兩條測(cè)線開展的大規(guī)模的地殼構(gòu)造探查及其相關(guān)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(shí)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(dá)7km。在這一帶,1828年發(fā)生過(guò)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(duì)應(yīng)的明顯的活斷層。根據(jù)該計(jì)劃中的項(xiàng)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(qiáng)震動(dòng)項(xiàng)目中,運(yùn)用該發(fā)震斷層模式,采用簡(jiǎn)便法,進(jìn)行了強(qiáng)震動(dòng)計(jì)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(shí),2009年,在從會(huì)津到佐渡近海全長(zhǎng)約340km的測(cè)線上,實(shí)施了海域和陸域綜合的構(gòu)造調(diào)查。在該調(diào)查中,在陸地和海底同時(shí)設(shè)置了地震儀,另外,在陸地布設(shè)地震儀進(jìn)行相互觀測(cè)陸地炸藥爆破引發(fā)的震動(dòng)和海底發(fā)震的氣槍信號(hào),獲得的數(shù)據(jù)量相當(dāng)大,有關(guān)解析正在相繼進(jìn)行中。作為目前的結(jié)果,已探明該測(cè)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(shí),捕捉到了從日本海到應(yīng)力集中帶的地殼構(gòu)造的變化。

另一方面,在以新瀉為中心布設(shè)的300個(gè)地震觀測(cè)裝置回收到了約1年的觀測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行三維X射線照相技術(shù)解析(CT掃描),獲得了詳細(xì)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(guān)關(guān)系。希望能通過(guò)綜合這些結(jié)果,來(lái)推斷發(fā)震斷層的擴(kuò)展范圍。

圖1 采用天然地震觀測(cè)數(shù)據(jù)獲得的P波X射線斷層照相技術(shù)的結(jié)果。(a)和(b)分別表示深度7km和15km的水平斷面圖。藍(lán)色小三角是解析時(shí)使用的觀測(cè)點(diǎn)?；疑€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(kuò)展的情況(引自2009年“應(yīng)變集中帶的重點(diǎn)調(diào)查觀測(cè)和研究”成果報(bào)告)(原圖為彩圖)

3 火山等的調(diào)查觀測(cè)

該計(jì)劃除了構(gòu)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(yīng)力集中帶內(nèi)的發(fā)震斷層模式外,還有一個(gè)很大的目標(biāo)就是要解明應(yīng)力集中機(jī)制的奧秘。為此,在日本全國(guó)主要火山等、應(yīng)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(cè)、GPS、重力、地球化學(xué)觀測(cè)等,并逐步把握流體的存在與地震波速度的關(guān)系等,從而探明影響應(yīng)力集中的構(gòu)造。

編譯自:地震本部ニユース.2011年3月號(hào).第3卷第11號(hào):4-5

原題:「ひずみ集中帯の重點(diǎn)的調(diào)査観測(cè)·研究」進(jìn)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。