地震の準備過程の解明-南アフリカ金鉱山における地震包囲網の完成-

• 研究課題/領域番号: 14204040
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 飯尾 能久 京都大学, 防災研究所, 助教授 (50159547)
• 研究分担者: 小笠原 宏 立命館大学, 理工学部, 教授 (40213996) ; 佐藤 隆司 産業技術総合研究所, 地質情報研究部門, 主任研究員 (90357161) ; 川方 裕則 立命館大学, 理工学部, 助教授 (80346056) ; 中尾 茂 鹿児島大学, 理学部, 助教授 (90237214) ; 山内 常生 名古屋大学, 大学院・環境学研究科, 助教授 (80022713)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 51,870千円 (直接経費: 39,900千円、間接経費: 11,970千円); 2005年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2004年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2003年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2002年度: 43,420千円 (直接経費: 33,400千円、間接経費: 10,020千円)
• キーワード: 地震準備過程 / 断層 / 南アフリカ / 誘発地震 / 歪計 / ロックバースト / 金鉱山 / 山はね

研究概要

南アフリカMponeng鉱山の地下約2.6kmに設置された9点の加速度計アレイのデータを精細に解析し,-2<M<3の地震の地震モーメントとコーナー周波数の間に,大地震と同様の相似則が成り立つことが確認された。また,距離百m以内の0.8<M<1.4の地震の破壊過程のインバージョンにより,すべり量分布は大地震と同様に複雑であること,および,破壊速度やエネルギー効率も大地震と変わらないことが分かった。Bambanani鉱山の地表下約2.4kmの地質断層付近に設置された石井式歪計のデータを精細に解析し,歪計から百m以内で発生したM2クラスの地震活動に伴う歪変化(弾性変形であれば数MPaを超える応力変化に相当)の一部始終が完全に記録された。0.01%近い地震時の歪ステップが観測されたにも関わらず,ステップの前には明瞭な歪変化は見られなかった。歪ステップを用いて震源位置を高精度に決定したところ,顕著な前震活動を伴ったM2級の地震は断層面上で発生したのに対して,前震を伴わなかったM2級の地震は,断層端のダイク付近で発生したことが推定された。また,鉱山の地震観測網で検知されないような小さな地震についても,歪ステップおよび余効変動をとらえることができた.それらの歪みステップの中には,通常の地震の歪ステップに比して桁違いにゆっくり変化するものがあり,その中でもとりわけゆっくりしたステップにのみ,顕著な前駆的な歪変化が見られることが分かった.Mponeng鉱山の地表下約2.9kmのPretorius断層帯の直近に,複数の歪計と加速度計などを埋設し観測を開始し,歪計から距離数百m以内のM2クラス地震による変動が,2つの歪計で相関のよい波形として記録された。最大で10のマイナス5乗級の歪ステップも観測されているが,このような大きな歪ステップに先行する歪変化は見られなかった.

研究成果

• [雑誌論文] Stress change prior to the major events in the 1989 earthquake swarm off the eastern Izu Peninsula, Japan (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawakata, H., et al.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space Vol.58(No.3) ページ: 305-314
  • NAID: 10024491503
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Stress change prior to the major events in the 1989 earthquake swarm off the eastern Izu Peninsula, Japan (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawakata, H., Ogasawara, H., Sekiguchi, S., Uyama, S., Mino, K.
  • 雑誌名: Earth Planets Space Vol.58 (No.3) ページ: 305-314
  • NAID: 10024491503
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Small slow-strain steps and their forerunners observed in gold mine in South Africa. (2006)
  • 著者名/発表者名: Naoi, M., Ogasawara, H., Takeuchi, J., Yamamoto, A., Shimoda, N., Morishita, K, Ishii, H., Nakao, S., van Aswegen, G, Mendecki, A.J., Lenegan, P., Ebrahim-Trollope, R., Iio, Y.
  • 雑誌名: Geophys.Res.Let. (accepted)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Stress change prior to the major events in the 1989 earthquake swarm off the Eastern Izu Peninsula (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawakata, H., H.Ogasawara, S.Sekiguchi, S.Uyama, K.Mino
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 58(in press)
• [雑誌論文] Radiation efficiency and apparent stress of small earthquakes in a South African gold mine (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T., et al.
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. Vol.101(B1)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] High-resolution Strain Monitoring During M〜2 Events in a South African Deep Gold Mine in Close Proximity to Hypocentres (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the 6th International Symposium on Rockburst and Seismicity in Mines ページ: 385-391
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Multidisciplinary Monitoring of the Entre Life Span of an Earthquake and its Practical Strategy in South African Gold Mines. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., et al.
  • 雑誌名: Proceeding of the 6th International Symposium on Rockburst and Seismicity in Mines ページ: 393-398
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Small slow-strain steps and their forerunners observed in gold mine in South Africa (2005)
  • 著者名/発表者名: Naoi, M., et al.
  • 雑誌名: Geophys.Res.Let (accepted)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Radiation efficiency and apparent stress of small earthquakes in a South African gold mine. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T., Mori, J.J., Ide, S., Kawakata, H., Iio, Y., Ogasawara, H.
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. Vol.101(B1), 1305, doi : 10.1029/2004JB003221
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] High-resolution Strain Monitoring During M 2 Events in a South African Deep Gold Mine in Close Proximity to Hypocenters. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., Takeuchi, J., Shimoda N., Ishii, H., Nakao, S., van Aswegen, G, Mendecki, A.J., Cichowicz, A.Ebrahim-Trollope, R., Kawakata, H., Iio Y., Ohkura, T., Ando, M, the Research Group for Semi-controlled Earthquake-generation Experiments in South African deep gold mines
  • 雑誌名: Proceedings of the 6th International Symposium on Rockburst and Seismicity in Mines ページ: 385-391
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Multidisciplinary Monitoring of the Entire Life Span of an Earthquake and its Practical Strategy in South African Gold Mines. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., Takeuchi, J., Shimoda, N., Nakatani, M., Kato, A, Iio, Y., Kawakata, H., Yamada, T., Yamauchi, T., Ishii, H., Satoh, T., Kusunose, K., Otsuki, K., Kita, S., Nakao, S., Ward, A.K., McGrill, R., Murphy, S.K., Mendecki, A.J., van Aswegen, G, the Research Group for Semi-controlled Earthquake-generation Experiments in South African deep gold mines
  • 雑誌名: Proceedings of the 6th International Symposium on Rockburst and Seismicity in Mines ページ: 393-398
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Radiation efficiency and apparent stress of small earthquakes in a South African gold mine (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T., J.J.Mori, H.Kawakata, Y.Iio, H.Ogasawara
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 110
• [雑誌論文] Multidisciplinary Monitoring of the Entire Life Span of an Earthquake in South African Gold Mines (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Ogasawara et al.
  • 雑誌名: Proc. 6th Internat.Symp. Rockburst Seismicity in Mines (in press)
• [雑誌論文] High-resolution Strain Monitoring During M>2 Events in a South African Deep Gold Mine in Close Proximity to Hypocentres (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Ogasawara et al.
  • 雑誌名: Proc. 6th Internat.Symp. Rockburst Seismicity in Mines (in press)
• [雑誌論文] 2003年の南アフリカ金鉱山の地震発生・制御・防災と予知 (2004)
  • 著者名/発表者名: 小笠原宏, 他
  • 雑誌名: 月刊地球 号外No.46 ページ: 68-74
• [雑誌論文] M4.6地震の震源(南アフリカMathabeng金鉱山) (2004)
  • 著者名/発表者名: 小笠原宏
  • 雑誌名: 地質ニュース 第597号 ページ: 1-2
• [雑誌論文] M2級地震の震源と応力集中(南アフリカTauTona金鉱山) (2004)
  • 著者名/発表者名: 小笠原宏, 佐藤隆司
  • 雑誌名: 地質ニュース 第597号 ページ: 3-4
• [雑誌論文] Semi-controlled seismogenic experiments in South African deep gold mines (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., et al.
  • 雑誌名: J.South African Inst.Mining Metallurgy Vol.102(No.4) ページ: 243-250
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A preliminary report in continuous 24-bit 25-Hz strain monitoring on seismogenic faults of M〜3 in deep gold mines. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., et al.
  • 雑誌名: Proc.Internat.Workshop Phys.Active Fault, Tech.Note Nat.Res.Inst.Eaarth Sci.Disast.Prev No.234 ページ: 287-293
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Review of the Semi-Controlled Earthquake Generation Experiments in South African Deep Gold Mines (1992-2001). (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., et al.
  • 雑誌名: In Seismogenic Process Monitoring (Ogasawara et al. eds.), Balkema, ページ: 119-150
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Microearthquake scaling retationship using near-source, redundant, wide-dynamic-range accelerograms in a South African deep gold mine. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., et al.
  • 雑誌名: Seismogenic Process Monitoring (Ogasawara et al. eds.), Balkema, ページ: 151-164
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Near source observation of small initial phase generated by earthquakes in a deep gold mine in South Africa (2002)
  • 著者名/発表者名: Satoh, T., et al.
  • 雑誌名: Seismogenic Process Monitoring (Ogasawara et al. eds.), Balkema ページ: 165-171
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Temporal variation of seismic parameters associated with an Mw〜2 event monitores at a 100〜200 m distance. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., et al.
  • 雑誌名: Seismogenic Process Monitoring (Ogasawara et al. eds.), Balkema, ページ: 173-184
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Location and temporal variation of shear wave splitting in a South AFrican gold mine. (2002)
  • 著者名/発表者名: Nagai, N., et al.
  • 雑誌名: Seismogenic Process Monitoring (Ogasawara et al. eds.), Balkema ページ: 185-198
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Semi-controlled seismogenic experiments in South African deep gold mines. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., Sato, S., Nishii, S., Sumitomo, N., Ishii, H., Iio, Y., Nakao, S., Ando, M., Takano, M., Nagai, N., Ohkura, T., Kawakata, H., Satoh, T., Kusunose, K., Cho, A., Mendecki, A., Cichowicz, A., Green, R.W.E., Kataka, M.O.
  • 雑誌名: J.South African Inst.Mining Metallurgy Vol.102 (No.4) ページ: 243-250
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The Research group for Semi-controlled Earthquake Generation Experiment in South African Deep Gold Mines. A preliminary report on continuous 24-bit 25-Hz strain monitoring on seismogenic faults of M 3 in deep gold mines. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., Ishii, H., Moriyama, S., Iio, Y.
  • 雑誌名: Proc.Internat.Workshop Phys.Active Fault, Tech.Note Nat.Res.Inst.Earth Sci.isast.Prev. No.234 ページ: 287-293
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Review of the Semi-Controlled Earthquake Generation Experiments in South African Deep Gold Mines (1992-2001) (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., The Research Group for Semi-Controlled experiments in South African Gold mine
  • 雑誌名: Seismogenic Process Monitoring (Ogasawara et al.eds.) Balkema ページ: 119-150
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Microeathquake scaling relationship using near-source, redundant, wide-dynamic-range accelerograms in a South African deep gold mine. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., Miwa, T., Research Group for Earthquake Generation Experiments in South African Deep Gold Mines
  • 雑誌名: Seismogenic Process Monitoring (Ogasawara et al.eds.) Balkema ページ: 151-164
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Near source observation of small initial phase generated by earthquakes in a deep gold mine in South Africa. (2002)
  • 著者名/発表者名: Satoh, T., The Research Group for Semi-controlled experiments in South African Gold mine
  • 雑誌名: Seismogenic Process Monitoring (Ogasawara et al.eds.) Balkema ページ: 165-171
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Temporal variation of seismic parameters associated with an Mw〜2 event monitored at a 100〜200m distance. (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., Sato, S., Nishii, S., Research Group for Earthquake Generation Experiments in South African Deep Gold Mines
  • 雑誌名: Seismogenic Process monitoring (Ogasawara et al.eds.) Balkema ページ: 173-184
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Location and temporal variation of shear wave splitting in a South African gold mine. (2002)
  • 著者名/発表者名: Nagai, N., Ando, M., Ogasawara, H., Ohkura, T., Iio, Y., Cho, A., The Research Group for Semi-controlled experiments in South African Gold mine
  • 雑誌名: Seismogenic Process Monitoring (Ogasawara et al.eds.) Balkema ページ: 185-198
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] Seismogenic Process Monitoring (2002)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara, H., Yanagidani T., Ando, M.(eds.)
  • 総ページ数: 412
  • 出版者: Rotterdam : Balkema
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 小笠原 宏, 飯尾能久, 中谷正生, 南アフリカ金鉱山ににおける半制御地震発生実験国際共同研究グループ: "南ア金鉱山における半制御地震発生実験(2002-2006)"月刊地球. 25・10. 815-817 (2003)
• [文献書誌] Ogasawara, H. et al.: "Semi-controlled seismogenic experiments in South African deep gold mines"J. South African Inst. Mining Metallurgy. 102・4. 243-250 (2002)
• [文献書誌] Ogasawara, H. et al.: "A preliminary report on continuous 24-bit 25-Hz strain monitoring on seismogenic faults of M〜3 in deep gold mines"Proc. Internat. Workshop Phys. Active Fault, Tech. Note Nat. Res. Inst. Earth Sci. Disast. Prey. 234. 287-293 (2002)
• [文献書誌] H.Ogasawara: "A key point of potential future hypocenter fault studies in deep mines : a report on a scientific tour of RaSiM5"Proc. Internat. Workshop Phys. Active Fault, Tech. Note Nat. Res. Inst. Earth Sci. Disast. Prev.. 234. 294-298 (2002)
• [文献書誌] Ogasawara, H. et al.: "A review of the Semi-Controlled Earthquake Generation Experiments in South African Deep Gold Mines (1992-2001)"Seismogenic Process Monitoring (Balkema). 119-150 (2002)
• [文献書誌] Ogasawara, H., T.Yanagidani, M.Ando (eds.): "Seismogenic Process Monitoring"Balkema. 412 (2002)