地殻変動連続観測による断層破砕帯およびその近傍のレオロジー特性 Rheological Characteristics of the Crust Revealed by Continuous Strain Observations in and around the Fracture Zone

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抄録

 六甲鶴甲断層運動観測室(以下,「六甲鶴甲」と略す)において実施されてきた地殼変動の連続観測結果を用いて,大月断層の破砕帯付近の岩盤の力学的特性が調べられた.1977~1984年の観測から求められた永年変化の平均ひずみ速度は,10<SUP>-6</SUP>~10<SUP>-5</SUP>/年のオーダーであった.このような大きなひずみ速度は,弾性ひずみではなく,粘性流動あるいは塑性流動によるものと考えられる.また,1984年5月30日に山崎断層で発生したM5.6の地震(Δ≒60km)に伴って観測された余効変動は,震源の変位が弾性的に伝播してきたものと考えるには大きすぎ,地震発生に関連して生じた地殼応力の再配分による観測点付近の粘弾性変形であると考えられる.これらの観測結果を説明するための破砕帯付近の岩盤の力学モデルとしては,Maxwell要素とKelvin-Voigt要素の直列結合であるBurgersモデルが適当である. 六甲鶴甲での永年変化の最大せん断ひずみ速度の観測値と六甲諏訪山観測点で測定された水平最大せん断応力の値とを用いて,Maxwell要素の粘性係数の値を推定すると,破砕帯の外部では7×10<SUP>18</SUP>Pa・s,内部では1×10<SUP>18</SUP>Pa・sが得られた.また,地震の余効変動の時定数と六甲鶴甲の岩盤の弾性定数とを用いて,Kelvi-Voigt要素の粘性係数の値を推定すると,破砕帯の外部では7×10<SUP>14</SUP>Pa・s,破砕帯内部の最も強く破砕された場所では2×10<SUP>14</SUP>Pa・s,その他の破砕帯内部では4×10<SUP>14</SUP>Pa・sが得られた. これらの粘性係数の値をもつBurgersモデルの力学的特性によって,気圧変化に起因する地殼ひずみ変化の観測結果をある程度説明できることが確かめられた.また.今回求められたMaxwell要素の粘性係数の値は,西南日本の第四紀地殻変動から推定されている地殼の平均的な粘性係数の値1.5×10<SUP>21</SUP>Pa・sと比べて,約2~3桁も小さい.さらに,その値は,根室半島沖の地震発生サイクルとそれに関連する地殻の上下変動から推定されているプレート境界の粘性係数の値10<SUP>18</SUP>Pa・sとオーダーで一致する.これらのことから,求められた粘性係数の値は,活断層付近の地殼の粘性係数としてほぼ妥当なものであると考えられる.

Continuous observations of crustal deformation have been carried out at Rokko-Tsurukabuto observation station. The station is located at Tsurukabuto incline of the Rokko tunnel of San'yo Shinkansen in Kobe City, southwestern Japan. Otsuki fault, one of active faults in the Rokko mountain area, crosses the observation tunnel for the station. The rheological characteristics of substances in and around the fracture zone of this fault were examined by using results of the continuous strain observations and of in situ stress measurements at Rokko-Suwayama site near the station. The results lead to the following three conclusions.(1) The following maximum shear strain rates were obtained in 1981-1984:2.6 × 10<SUP>-6</SUP>/year outside of the fracture zone, and14.5 × 10<SUP>-6</SUP>/year in the fracture zone.The greater part of such large strain rates are considered due not to elastic deformation but to viscous/plastic flow. According to in situ stress measurements made in 1983, the horizontal maximum shear stress in the Rokko mountain area was 0.60 MPa at 100 m below the ground surface. If we assume that rocks in and around the fracture zone are a Maxwell substance for the long-term steady stress and that the observed shear strain rates have been caused by the constant shear stress mentioned above, then viscosities ηM in and around the fracture zone are obtained as follows:ηM =7 × 10<SUP>18</SUP> Pa⋅s outside of the fracture zone, and=1 × 10<SUP>18</SUP> Pa⋅s in the fracture zone, (2) Large strain amplitudes for exponential aftereffects associated with an earthquake of magnitude 5.6 occurring at Yamasaki fault (d=60 km) were observed at the station. They were, however, too large to consider that dislocation at the source was elastically propagated. The aftereffects are then supposed to be caused by a local stress redistri bution around the observation tunnel associated with the occurrence of the earthquake. If we assume that the rocks are a Kelvin-Voigt substance for such an instantaneous stress change, using the time constant of the aftereffects and the elastic moduli around the observation tunnel, we can obtain the following values for the viscosity ηK:ηK=7 × 10<SUP>14</SUP> Pa ⋅ s outside of the fracture zone, =2 × 10<SUP>14</SUP> Pa ⋅ s in the fracture zone (strongly crushed part), =4 × 10<SUP>14</SUP> Pa ⋅ s in the fracture zone (the other parts).(3) If we employ Burgers model that consist of the Maxwell and the Kelvin-Voigt elements with each value of the viscosity obtained above for each site in the tunnel, a greater part of the strain changes due to the variation of atmospheric pressure can be explained as the response of the model to a periodic external stress.

収録刊行物

  • 測地学会誌

    測地学会誌 41(2), 117-138, 1995-06-25

    The Geodetic Society of Japan

参考文献:  39件中 1-39件 を表示

被引用文献:  1件中 1-1件 を表示

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10003709317
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00134900
  • 本文言語コード
    ENG
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    00380830
  • NDL 記事登録ID
    3623758
  • NDL 刊行物分類
    ME00(地球科学)
  • NDL 雑誌分類
    ZM41(科学技術--地球科学)
  • NDL 請求記号
    Z15-161
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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