Using Tsunami Waveforms to Determine the Earthquake Fault Plane: 2007 Niigata Chuetsu Oki and 1964 Niigata Earthquakes.
Yuichi Yui


It is often difficult to determine the fault plane of a large earthquake from the two nodal planes of the focal mechanism, when a hypocenter which is located under the ocean, because of the lack of close seismic stations for recording aftershocks. However, in this case, the earthquake sometimes is accompanied by a tsunami. For this reason, we try to distinguish the fault plane from tsunami waveform data.

First, we validate a method that determines the orientation of the fault plane using tsunami data for the Niigata Chuetsu Oki earthquake in 2007. From the aftershock distribution and crustal deformations it was previously shown that the fault for this earthquake strikes approximately northeast and dips toward the southeast. In this study, we test several models for northwest and southeast dipping fault planes. The slip distribution for each model is determined using a teleseismic waveform inversion. Then, we estimate the sea bottom deformations caused by each slip distribution using the method of Okada (1985). Finally, we simulate the tsunami for the sea bottom deformation using the method of Satake (1985). We can see differences in the calculated tsunami waveforms for the different models at the near source tide-gauge stations. So, comparisons of the observed tsunami with the simulations can be used to determine the orientation of the fault plane.

Next, we try to determine the orientation of the fault plane of 1964 Niigata earthquake using this same method. It has been important to determine the mechanisms and fault orientations of earthquakes which occurs off the Japan Sea coast of Honshu since Kobayashi (1983) and Nakamura (1983) proposed that this is a tectonic boundary between the Eurasian plate and the American plate. In this study, we try to resolve which is the fault plane between the conjugate nodal planes of the focal mechanism. In our results, a fault plane for the 1964 Niigata earthquake that dips toward the east fit the tsunami data better than a fault that dips toward the west.




津波波形を用いた震源断層の決定 −2007年新潟県中越沖地震・1964年新潟地震を例として−
由井　裕一


一般に，海域で発生した地震の震源断層面を決定することは，精密な余震分布形状を決定するための地震観測点配置が得られないなどの理由により困難とされている．しかしながら海域での地震の場合，地震による海底の地殻変動により津波を伴うことがあり，良好な津波波形記録が得られた場合には，その波形を利用して，断層面解のいずれが震源断層に相当するかの判断が可能になることが期待される．

　本研究では上述のような観点から，津波波形を利用して震源断層面の方位を求めることを目的とし，最初に，2007年新潟県中越沖地震（Mw=6.6）のデータを用いて手法の検証を行い，次にその結果を踏まえて，1964年新潟地震（Ms=7.5）の震源断層面の推定を行った． 　2007年新潟県中越沖地震は，本震・余震，地殻変動の観測等から，北東−南西方向の走向を持つ南東傾斜の断層面を持つことが推定されている．この地震について，種々の断層モデルを仮定した場合のすべり分布を遠地実体波のインバージョンによって求め，それぞれのモデルによるすべり分布に対する海底地殻変動量をOkada (1985) により計算した．これらの海底地殻変動分布から各験潮所での理論津波波形を求め，観測津波波形との比較を行った．これらの結果によると，震源域に近い験潮所では，正しい震源断層モデルを与えた場合に最も良く観測津波波形を説明できるが，遠方の験潮所では震源断層モデルの差異は津波波形にそれほど影響を与えないことがわかった．以上により，震源域に近い験潮所での観測津波波形データを用いることにより，震源断層面を決定できる可能性が示唆された．

　次にこれらの結果を踏まえて，1964年新潟地震の断層面の推定を行った．東北日本の日本海側においては，東北日本北米プレート説（小林，1983; 中村，1983）が提唱されている．これらの仮説を検証するためには同地域の震源メカニズムを推定することが重要であるが，1964年新潟地震も海域で発生した地震であるため，未だに震源断層は明確には求められていない．本研究ではこの地震の震源断層として，先行研究によって求められている低角東傾斜・高角西傾斜の2つの断層面を仮定して，それぞれの断層運動によって引き起こされる津波波形を計算し，観測津波波形との比較を行った．その結果，低角東傾斜の断層を仮定した場合に，津波波形を良く説明できるという結果が得られた．この結果は，日本海東縁変動帯において，日本海が日本列島の下に沈みこんでいるという仮説を支持するものである．