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CMT解とは何か

CMTとは何か

CMTとは、セントロイド・モーメント・テンソル(Centroid Moment Tensor)の略で、観測された地震波形を最もよく説明する地震の位置(セントロイド)、規模(モーメント・マグニチュード)、及び発震機構(メカニズムを同時に求める解析法です。

解析の概要

『断層がどのようにずれたか』『地下構造』がわかれば、地震波形を計算により求めることができます。現在、地下構造はある程度解明されていますので、計算により求めた地震波形と観測された地震波形を比較することにより、断層の位置とずれ方を推定することができます。CMT解析では、このことを利用して断層面を求めています。

使用するデータと解析可能な地震について

この解析法は地震波形のうち、主に周期の長い成分を利用します。気象庁では、全国各地に設置されている広帯域地震計(通常の地震計よりも長周期の波形を観測することができる地震計)で観測した波形を解析に使用しています。 しかし、一般に地震の規模が小さくなればなるほど長周期の成分が少なくなることから、長周期の波が観測されないような小さな地震にはこの解析法は使えません。 そこで、気象庁では日本とその周辺で発生した気象庁マグニチュード5.0以上の地震についてCMT解析を行っています。(これは目安であり、実際にはM5.0以下でも解析することがあります)

用語の解説

セントロイド

厳密には正確ではありませんが、地震を起こした断層面の中で、地震動を最も放出した部分を示し、これは、断層が最も大きく動いた部分であると考えていただければよいかと思います。これは気象庁が普段発表している「震源」とは意味が異なるものです。震源というのは、断層運動が始まった地点を示したものですので、震源とセントロイドは普通一致しません。

震源とセントロイドの関係
震源から破壊が進んでいく模式図

(基礎知識:断層の運動)
地震は岩盤が断層を境にずれることで発生します。この動きのことを断層運動と呼びます。この断層の大きさが大きいほど規模の大きな地震になります。例えば、M6クラスでは断層の長さは10〜15km程度、M7クラスでは30〜50km程度、M8クラスでは100〜150km程度が大体の目安です。同じ断層面上でも断層運動の様子は決して一様ではありません。すべり量(断層がずれた長さ)が大きい部分もあれば小さい部分もあります。セントロイドとは、このうち最もすべり量が大きかった場所を指していると考えることができます

地震モーメント

地震のエネルギー量を表すもので、(断層が動いた距離)×(動いた断層の広さ)に比例します。

モーメントテンソル解

地震モーメントを、より詳細に表したもの(力が働く面と、力の働く向きにより分解したもの)です。

モーメント・マグニチュード(Mw)

CMT解析で求められた地震のエネルギーをマグニチュードとして表したものです。これは、気象庁発表のマグニチュード(気象庁マグニチュード,M)と概ね同じような値をとりますが、両者は異なる手法で求められた別のものです。気象庁マグニチュードは周期数秒程度の地震波の振幅を使って計算されるマグニチュードで、建物の被害などと良い相関があります。一方、Mwは周期が数十秒以上の長周期の地震波とその波の形を使って計算されるマグニチュードで、断層運動の規模に関係付けられています。MとMwは、お互いの短所をお互いの長所で補い合う関係にあり、両方をうまく使い分けることが大切です。

(参考:マグニチュード)
このように、マグニチュードにはいくつかの種類があり、それぞれ計算法が異なります。つまり、一つの地震にマグニチュードは複数存在するのです。大抵の場合、どのマグニチュードも概ね同じような値をとることが多いのですが、それぞれ異なる特徴を持っているので値が少し異なる場合もあります。どれが正しいのか、という問題ではなく、「地震の大きさ」という漠とした概念を数値化するために、いろいろなものさしが提案され、存在しているということです。ただ、これでは混乱を招く恐れがあるので、国としての地震情報におけるマグニチュードは、わが国で最も観測実績のある気象庁マグニチュードを採用しているのです。

非ダブルカップル(D.C.)成分比

CMT解析による押し引きの境界(白と灰色の境界)と、節面(断層面解)のずれを表す数値です。この値が大きいほど、両者のずれが大きくなります。

バリアンスリダクション(VR)

CMT解析における解の品質を示す指標で、CMT解の理論波形と観測波形の一致度を示します。

発震機構解

CMT解でも初動解と同様に発震機構解が得られ、断層面の候補(2つの面)や圧力軸方向などが推定できます。ただし、初動解が断層面の破壊開始点(震源)における発震機構を示すのに対し、CMTによる発震機構はセントロイド、すなわち断層運動が最も大きかった部分での発震機構を示しています。そのため、両者は似たようなものになることが多いものの、異なる場合もあり得ます。

(基礎知識:断層の運動)
地震を起こした断層の形状と断層がずれた方向を表すのが、発震機構解です。実際の断層は板のように一様なものではなく、途中でその大きさや方向が変わったりします。このため同じ地震でも、断層運動が始まった場所(=初動発震機構解)と断層運動が最も大きかった場所(=CMT解)で発震機構解の異なる場合があるのです。

参考図書(地震について詳しく知りたい方へ)

  • 「地震学(第3版)」宇津徳冶著(共立出版)
  • 「地震活動総説」宇津徳冶著(東京大学出版会)

※正確には「モーメント解放量の重心」を意味します。

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