4. 断層モデルの設定

　4.1　断層モデル設定の考え方と方針

　地震調査研究推進本部地震調査委員会 (2003) による「活断層で発生する地震の強震動評価のレシピ」に基づき、山形盆地断層帯における断層パラメータの設定を行った。以下、巨視的断層パラメータ、微視的パラメータの設定の考え方について、項目ごとに説明する。

　4.1.1　巨視的断層パラメータ

（１） 地震を発生させる断層区間

• 　地震調査研究推進本部地震調査委員会(2002)による「山形盆地断層帯の評価」より、山形盆地断層帯を構成する駒籠−横山断層、富並断層、寒河江−山辺断層、村木沢断層、上山断層の６つのすべての断層が１回の地震で動くものとした。

（２） 地震発生層の深さ

• 　山形盆地断層帯周辺の微小地震分布より、
  • 地震発生層上限の深さ 4 km
    地震発生層下限の深さ 16 km
• と設定した(図4.1-1参照)。

（３） 断層の位置・走向、傾斜角、長さ・幅、すべり方向

• 位置・走向は、(1)の断層位置になるべく沿うように断層中央部に１つの屈曲点を設けた。
• 傾斜角については、「確率論的地震動予測地図の試作版（地域限定）」（長期評価部会・強震動評価部会,2002）では縦ずれ断層で傾斜角不明の場合60度と設定している。一方、同じ逆断層である周辺の千屋断層の反射断面の傾斜角は深度10km程度まで約30〜40度（注：マイグレーション処理は行われていない。）となっている（佐藤・他，2001；図4.1-2参照）。したがって、山形盆地断層帯の傾斜角も千屋断層と同等と仮定した。そこで、マイグレーション処理後の角度がやや高角になることも考え、山形盆地断層帯の傾斜角は45度と設定した。
• 長さは想定した断層線より60km，断層幅は、断層帯周辺の地震発生層の厚さと傾斜角から約17kmと推定した。

（４） 地震モーメント、平均すべり量、短周期レベル、

• 地震モーメントは、断層面積と地震モーメントの関係を基に断層面積から推定する。具体的には、Somerville et al.(1999)およびWells and Coppersmith(1994)による断層面積と地震モーメントのデータを整理した入倉・三宅(2001)のデータに基づき、設定した。
• 平均すべり量は、断層周辺の地震発生層のＳ波速度、密度を推定し、地震モーメントより算定した。山形県周辺では、爆破地震動研究グループによる屈折法探査が行われており(1953,1955)、地震発生層付近の深度でＰ波速度5.9〜6.1km/s程度である。また、一部の測線からＳ波の観測より3.46km/sの速度が得られている。また、東北大学によるルーチンの震源決定のためのupper crustのＳ波速度は3.5km/s(Hasegawa et al., 1978)としている。このため、地震発生層のＳ波速度は3.5km/sとし、密度はLudwig et al. (1970)が与えている密度−S波速度の関係から読みとり、 =2.7 とした。
• 短周期レベルは、壇・他(2001)による地震モーメントとの平均的な関係に基づき設定した。
• は、兵庫県南部地震などの内陸地震の を考慮して設定した。

　4.1.2　微視的断層パラメータ

（１）アスペリティの数、位置

• Somerville et al.(1999) によると1地震あたり平均2.6個。一方、地震調査委員会 (2002) では、断層帯北部の近接している2カ所と南部の1カ所で平均変位速度が推定されており（図4.1-3参照）、池田・他(2002) で大きめの平均変位速度が観測されている地点と一致している。そこで、アスペリティの数は、北部1個および南部1個の合計2個とした。
• 断層走向の位置は上記の平均変位速度が観測されている地点を含む箇所に設置する。深度方向の位置は、断層上面にアスペリティ上面が接する浅いケースと断層下面にアスペリティ下面が接する深いケースを想定する。

（２） アスペリティの大きさ

• アスペリティの総面積は、断層総面積、地震モーメント、短周期レベルから、理論的および経験的関係式により算定する。
• 2つのアスペリティの大きさは2:1（石井・他，2000）とし、どちらを第１アスペリティとするかについては根拠がないため、北部と南部にそれぞれ設定するケースを想定する。

（３） アスペリティの長さ・幅

• 各アスペリティの長さ、幅は、正方形として設定した。

（４） アスペリティのすべり量

• 　断層全体の平均すべり量の２倍(Somerville et al., 1999)とし、各アスペリティの平均すべり量は自己相似則に基づき、アスペリティ面積の 1.5 乗に比例するとして配分した。

（５） アスペリティの実効応力

• 　アスペリティの実効応力は、アスペリティの平均応力降下量と概ね等しいことを踏まえ、断層全体の地震モーメント、総面積、およびアスペリティの総面積、平均応力降下量の関係式から算定した。

（６） 背景領域の地震モーメントおよび平均すべり量

• 　背景領域の地震モーメントおよび平均すべり量は、断層全体の地震モーメントとアスペリティの地震モーメントから算定した。

（７） 背景領域の実効応力

• 　背景領域の実効応力は、アスペリティの実効応力、幅、平均すべり量、および背景領域の幅、平均すべり量から算定した。

　4.1.3　その他の断層パラメータ

（１） 破壊開始点

• 　破壊開始点は、アスペリティ中央部の下端に設定した。

（２） 破壊伝播様式

• 　同心円状とした。

（３）破壊伝播速度

• 　破壊伝播速度は、Geller (1976) によるS波速度との経験的な関係式に基づき設定した。

（４） 破壊開始時刻差

• 　連続しない断層区間において、破壊開始時刻差は、断層区間の間のS波の伝播を仮定して算出した。

　4.1.4　検討ケース

検討ケースとしては、
　（アスペリティ深度：深い，浅い２ケース）
　　　　　×（第１アスペリティ位置：北部，南部２ケース）
　　　　　×（破壊開始点位置：北部，南部２ケース）＝８ケース
を想定する。それぞれのケースの設定値は下記の通り。

　なお、上記ケースとは別に、アスペリティが１つあると仮定して設定したケース（ケース９）も検討ケースとした。（詳しくは4.2.2を参照。）