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断層と地震
鹿児島大学理学部地球環境科学科 岩松 暉
台湾車籠埔断層(霧峰郷)
地学概論(2)
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断層という言葉
地質学者用語 地層が断たれてつながらない
断層破砕帯は力学的に弱く、土木工事に支障を来す
考古学用語 地層断面
一般用語 世代間の“断層”
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断裂 fracture
岩石の破壊を表す不連続面(割れ目)の総称
断層 面に沿って相対的変位の明瞭な断裂:剪断破壊面
fault
裂か 面に直交する方向の変位が認められる断裂:引張破壊面
fissure
節理 面を境にほとんど変位のない断裂(上記両者を含む)
joint
断裂
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断層の種類
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地震断層
小藤文次郎(1856-1935) 濃尾地震(1891, M8.0)で出現した根尾村水鳥の地表地震断層
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地震の原因諸説 志田順(京都帝大)
4象限型初動分布の発見(1917) 地下深部では岩石は塑性的にふるまう 弾性ひずみは蓄積されない
石本巳四雄(東大地震研) 石本・飯田の公式、加速度地震計等の発明 岩漿貫入説を唱え、弾性反発説に反対 円錐型発震機構(実は4象限型の特殊例)
断層は地震の結果か(鶏と卵)
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サンフランシスコ地震
1906年サンフランシスコ地震(M8.3) San Andreas Faultの一部
450kmが最大6m変位 • しかし、断層から離れるに従い変位減少
• 30~40kmも離れると変動なし
Reid(1911)の弾性反発説を生む
San Andreas Fault
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弾性反発説
郷村地震断層
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4象限型押し引き分布
本多弘吉の2組の偶力説double couple
アメリカはsingle couple説
福井地震(1948)
押し
引き
引き
押し
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高圧岩石三軸圧縮試験
地下深部の状況再現 封圧は油圧(500MPa) 軸圧50t 供試体19.5×39.0mm
封圧上昇に伴い くさび型割れ目→単一剪断割れ目 →共役剪断割れ目→ビヤ樽型変形
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Acoustic Emission
岩石破壊時の音を収録(チタン酸バリウム)
地震と同じ波形
この例は引張試験 最初破壊点散在 やがて破壊面に集中
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断層の力学的分類 Anderson(1950)
主応力軸は3軸直交 水平面は剪断応力ゼロ 3種の組み合わせしかない
• σ1 鉛直:正断層 • σ3 鉛直:逆断層 • σ2 鉛直:横ずれ断層
共役断層の鋭角2等分線の方向に最大圧縮主応力軸がある
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小断層解析
共役断層の認定 鋭角二等分線の方向が最大圧縮主応力軸σ1
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共役断層の判定基準
スリップセンス 切りつ切られつ 断層面の性質
共役断層
エセ共役断層
新 旧 旧
旧 新
新
断層ガウジ
断層ガウジ
断層ガウジ
断層角礫
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横ずれ断層の発見
Sugimura, A. and Matsuda, T. (1965): Atera fault and its displacement vectors. GSA Bull., 76, 509-522.
松田時彦(1966): 跡津川断層の横ずれ変位. 震研彙報, 44, 1179-1212.
Kaneko, S. (1966): Transcurrent displacement along the Median Line, Southwestern Japan. N.Z. Jour. Geol. Geophys., 9, 45-59.
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阿寺断層(1)
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阿寺断層(2)
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阿寺断層の動き
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共役横ずれ活断層
左横ずれ断層系と右横ずれ断層系 活断層の動いた時期、地質学的には同時(同一応力場)
2セットの断層系は共役と考えてよい
東西水平圧縮応力場が想定される
左横ずれ断層 (1) 糸魚川―静岡線 (2) 阿寺断層 (3) 根尾谷断層 (5) 柳ヶ瀬断層 (7) 郷村断層 (8) 山崎断層
右横ずれ断層 (4) 跡津川断層 (6) 花折断層 (9) 中央構造線
σ1
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地山応力の測定
東京電力高瀬川発電所 オーバーコアリング法
細いボーリング孔に歪計埋め込み、その周囲を大口径ボーリングして取り出す
東西水平圧縮実証
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地震と第四紀地殻変動
地震時の隆起が積算されて段丘も隆起
関東大震災前後の野島岬灯台を描いた油絵(石崎順吾画,東大地質蔵)
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地殻変動と海溝型地震
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和達―ベニオフ帯
和達清夫 気象庁長官 深発地震面の発見
Wadati & Iwai (1954)
桜島を通る
東西断面
(鹿大観測所)
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久野のマグマ発生モデル
Kuno (1959) 玄武岩の化学組成の帯状配列と深発地震面
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プレートテクトニクス
プレート説確立に際しての日本の貢献 深発地震面・マグマ発生場・水平圧縮応力場
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活断層 Active Fault
Fault Map of California (Willis, 1923) “Active fault”と“Dead
fault”に区別 辻村太郎(1926)が引用
• 活断層なる訳語を使用
デーリ『構造地質学講話』 (1927)にも採録 地震学的活断層と訳す
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日本の活断層
地質調査所(1996)
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活断層と地震動災害
これについては「自然災害科学」の講義で行う
台湾集集地震(1999)
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The End おそまつさまでした… (いわまつさま)
現地観測地点 [ 地質、地下水 ] - mlit.go.jp...立川礫層(Tg層)の下には、北多摩層の非常に硬い粘性土(Kic層)や、東久留米層の粘土分を多く含み非常に締まった砂層(His層)が分布
音威子府村地域防災計画 · 地震調査研究推進本部では、道内の主な活断層として11の断層帯(石狩低地東縁断層帯、サ ロベツ断層帯、黒松内低地断層帯、当別断層、函館平野西縁断層帯、増毛山地東縁断層帯、十勝