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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）
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”
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
断層の種類
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
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）
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
弾性反発説
郷村地震断層
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
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
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
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
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
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
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.
阿寺断層(1)
阿寺断層(2)
阿寺断層の動き
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
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
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）
地殻変動と海溝型地震
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）
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
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
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
日本の活断層
地質調査所(1996)
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)
The End おそまつさまでした… （いわまつさま）
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