重力偏差テンソルを用いた実用的な断層傾斜角推定手法の研究開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K01325
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 楠本 成寿 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 教授 (50338761)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 重力偏差 / 重力異常 / 断層傾斜角 / 自動判別 / 断層タイプ

Outline of Annual Research Achievements

断層傾斜角は断層運動が関与する研究，特に数値シミュレーションを行う際に結果を左右する重要なパラメータである。断層傾斜角の推定は，これまで野外調査や大規模な構造探査によって行われてきた。本研究では，重力偏差テンソルを用いた断層傾斜角推定手法の研究・開発を行っている。
初年度では，重力異常の水平勾配と偏差テンソルの最大固有値の組み合わせにより、断層タイプの自動判別ができることを示し，正断層の断層傾斜角推定には重力偏差テンソルの最大固有ベクトルが，逆断層の傾斜角推定には同テンソルの最小固有ベクトルが適切であることも示した。
次年度は，重力偏差の各成分のパワースペクトルを評価することにより，推定された断層傾斜角の深さ方向の信頼度を定量的に評価する指標や手法の開発について研究を進めた。
本年度は，他の手法との比較検討と，断層傾斜角推定の際に必要となる重力異常急変帯の新しい抽出手法の開発を行った。本研究で使用している断層傾斜角推定手法は，正断層については重力偏差テンソルの最大固有ベクトルを，逆断層については最小固有ベクトルの傾斜を用いている。この方法の他にも，オイラー・デコンボリューションや重量偏差テンソルの固有値を用いて推定された異常源分布から断層形状（断層傾斜角）を推定する手法がある。これらの手法間の比較を行った。その結果，いずれも妥当な結果を示し，本研究で採用した方法とも大きな差を生じないことが判明した。また，いずれの方法でも，断層構造に起因する重力異常あるいは重力偏差データの急変部を抽出し，その急変帯の原因としての断層傾斜角を推定する。この急変部の抽出には従来からよく用いられている重力異常の水平一次微分を採用してきたが，実際の断層位置からずれた位置にピークをもつことも知られている。そこで重力異常の急変部を断層位置から出来るだけずれずに抽出できる新たな手法を開発した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は，①本研究で断層傾斜角推定に採用している手法と他の手法の比較検討と，②断層傾斜角推定の際に必要となる重力異常急変帯の新しい抽出手法の開発を行った。
本研究で採用している断層傾斜角推定手法は，正断層については重力偏差テンソルの最大固有ベクトルを，逆断層については最小固有ベクトルの傾斜を用いて行っており，その3次元解析の拡張も終了している。一方，本手法の他にも，オイラー・デコンボリューションや重量偏差テンソルの固有値を用いて推定された異常源分布から断層形状を推定し，その形状から断層傾斜角を推定する手法もある。これらの手法間の比較研究を行ったところ，いずれも妥当な結果を示し，本研究で採用している方法とも大きな差を生じないことが判明した。
本研究で採用している手法やその他の手法において，断層傾斜角の推定では，断層構造に起因する重力異常あるいは重力偏差データの急変部を抽出し，その原因としての構造分布から断層傾斜角を推定する。この急変部の抽出には重力異常の水平一次微分がよく採用されてきたが，実際の断層位置からずれた位置にピークをもつことも知られている。そこで断重力異常の急変部を断層位置から出来るだけずれずに抽出できる新たな手法を開発した。この手法により，これまで重力異常急変部推定にずれを伴っていた問題に，問題解決の糸口が示された。またこの手法により，断層位置がこれまでよりも正確に推定することができるようになり，これを用いた断層傾斜角推定に大きな進展が期待されるようになった。

Strategy for Future Research Activity

来年度は，これまでに行われた研究で得られた成果を公表すると共に，本研究で得られた成果を多くの地域に適用し，手法の適用実績を積み上げることが重要であると考えている。これまでに得られた手法を適用するフィールドとして，北陸地域と富山平野，さらに重力偏差テンソルデータが取得されている地域(例えば，大分県九重地域など)が考えられる。北陸エリアには多くの活断層が存在する。しかしながら，これらの多くの断層の断層傾斜角は確定されていない。そのため，個々の断層傾斜角を大雑把でも見積もっておくことは重要と考えられる。特に富山平野については，地震波探査によりその形状が明らかにされている呉羽山断層への本手法の適用と評価が期待される。これらの地域への適用と解析結果を活用し，手法の確立に取り組みたいと考えている。また重力異常や重力偏差テンソルのデータだけに頼るのではなく，地形計測も重要であると認識している。今年度は，地形計測とデータ処理を含め，重力偏差テンソルを用いた有用な断層傾斜角推定手法の確立に努めたいと考えている。

Causes of Carryover

理由：研究成果は出たものの、論文作成の時間をうまく工面できなかった。そのため、英文校正費用、出版費用に残金が生じた。
使用計画：来年度は、本年度の研究成果を積極的にオープンアクセスジャーナルに公表してゆく。また，重力異常や重力偏差テンソルのデータだけに頼るのではなく，地形計測も断層傾斜角推定に重要であると認識している。そのため，来年度は，地形計測とデータ処理の双方を進めて行きたいと考えている。