1976年中国唐山地震Mw=7.8メカニズム振り返ってみると

はじめに

1976年7月28日午前3時42分に中国北東部で発生した唐山地震、場所39、6°N、118、0°E、Ms7.8（USGS）は、唐山地震が発生する前に、現代の最大の地震災害として人命の損失の観点から立っている。1000.000住民と四分の一が殺されたと推定されていた（George and xie、2002）。 唐山地震は、中国と外国の科学者の両方によるいくつかの地球物理学的および地質学的研究の対象となっている（Liu et al. ら，２ ０ ０ ７；Ｌｉ，１ ９ ８ ６；Ｇｕｏら，２ ０ ０ ８；Ｍｏｌ． ら，１ ９ ７ ７；Ｊｉａｎｇ，２ ０ ０ ７ａ，ｂ；Ｐａｔｒｉｃｉａ ｅ ｔ ａ ｌ． ら，２ ０ ０ ６；Ｊｉａｎ ｅ ｔ ａ ｌ． ら、１ ９ ９ ８；Ｒｈｅｔｔ ｅ ｔ ａ ｌ．, 1979). これまでの単一の地震事象の研究数が最も多いものである可能性があります。 唐山地震の異なる特徴については530の研究が2006年まで行われていた（Yao and Jiang、2006）。 このイベントの後、唐山地震に関する包括的な調査が行われました,地震の前駆体を含みます,強度分布,ソースメカニズム,余震(Fig. 図1a、b）だけでなく、唐山と隣接する領域の下に深く、浅い構造（図。 2a、b、3a、b）。 しかし、今まで、研究者は唐山地震の地震発生についての完璧な同定を与えるために最善を尽くしている、30年以上はまだ経過している、いくつかの研究,2007;江,2007a,b;王,2001),それは終わりから遠いです. 集中的に活発な地殻変動領域でのこのような出来事は抑制できなかったことを考慮する価値があるが、プレート境界から遠く離れた中国北部のパレオクラトン地域でこのような大きさの地震が、これは理解できない問題の1つであったのはなぜであるか。 唐山地震の起源については、初期の研究では様々な考えがあります。 しかしながら、Ｌｉｕ ｅ ｔ ａ ｌ． (2007)では、それらは基本的に二つの異なる意見に起因することができます：一つは、異なる地殻ブロック間の水平相互作用に重点を置いています（図。 4)そしてもう一つは、地殻-マントル材料の交換によって引き起こされる垂直地殻変形に重点を置いています。 これまでの地震地質学の研究から、唐山地震は唐山断層と別の隠された断層からなる閉塞領域に位置していたことが示された（Guo et al.,1977)そしてその構造的起源は、異なるストライキを伴う深い断層の活動に起因していた(Li,1986)。 数値モデリング法を用いて、いくつかの研究者は、例えば2次元有限要素法（FEM）を用いて、醸造プロセスと唐山地震の起源を調査した、Zheng et al。 (1984)は、異なるブロック間の水平圧縮下での唐山地震の醸造プロセスを調査した。 2次元マクスウェル粘弾性モデルに基づいて、Mei and Liang(1989)は唐山地震の醸造過程の数値シミュレーションを行い、いわゆる地震発生硬体モデルを提案した。 唐山地域における深部地震観測研究から得られたデータの再解釈に基づいて、Zeng et al. (1985)は、唐山地震は上部マントル材料を下部地殻に移すことによって引き起こされる可能性があると提案した。

ＦＥＭを使用することにより、Ｓｏｎｇ ｅ ｔ ａ ｌ． (1982)は唐山地震の震源断層の応力場を調査し、唐山地震は垂直力と水平力の接合効果によって引き起こされることを提案した。 ここでは、地震の起源や唐山地震の原因についての三つの有名なモデルを紹介します。

Liによる構造マグマ熱地震モデル(1986): これは，地質学的背景，いくつかの前駆異常の特性，地震亀裂の分布および焦点機構の合成解析に基づいている。 Li(1986)は、唐山地震は、太平洋プレートの西方向の沈み込みによる水平圧縮応力と、マントルの隆起とマグマの侵入による上向き圧縮応力の複合効果の結果であることを示唆した。 これは、いくつかの断層によって閉じ込められている唐山塊の反時計回りのねじれにつながっています（図。 5).

このモデルについていくつかの疑惑の点があります: このモデルは断層活動に基づいており、唐山地震のダイナミクスについての説得力のある証拠を提供していない（Liu et al., 2007). どのように様々な深さの異なるスケールの断層がブロックを形成するために領域を切断するか？ もう一つは、そのようなブロックが存在する場合、Ml=4の地震密度面積の程度だけでなく、余震の面積よりも小さいように見えるということです（Wang、2001）。 Li(1986)は、唐山地震を引き起こすストレスは、マントルの隆起、マグマの侵入、太平洋プレートの西への沈み込みに起因していると考えている。 実際、唐山地震前の応力場は、1972年から1973年のJiyunhe断層の地震滑り（Shao and Shuzo、1999）、潮汐力（Kai、1988）、中国北部の異なるブロックの相互作用（Zhang et al。, 2003).

マルチダイナミックプロセスと地殻モデルの局所弱化Wang(2001):マルチダイナミックプロセスと地殻モデルの局所弱化の主な内容は次のとおりです: 1976年の唐山地震の直前には、中国本土周辺のプレートはほぼ同じ時間間隔で強い動きを経験しており、マルチダイナミックプロセスをもたらし、非常に複雑な応力移動と応力集中を受けていた。 異なる方向の多重力学的過程の影響を受けて，唐山の応力増加はバランスが取れており，このような場合には全方向の微小クラニーが容易に発達することができず，顕著な前震はなかった。 増加した応力の下で、唐山地域の固有の地殻構造は、Ml=4の地震密度に伴って徐々に弱くなった。 唐山地域では地殻が比較的脆かったためです。 蓄積された応力が局所的な弱化の程度を高め、上記の中心部での激しい分裂と唐山地震の発生をもたらし、最終的に唐山地震の二つの主要なショックの震源は中央部に位置しただけであった。 脆性層の深さは比較的浅く，二つの主要ショックの震源も浅く，分割された中心は余震領域に対応していた。 Wang(2001)は、唐山地震の原因を説明するために、このマルチダイナミックプロセスと地殻の局所的な弱化のモデルを使用することにより、唐山地震の動的な発生源と中国本土の動的な状況を結びつけることができると考えた。 そして、Ml=4地震密度の発生理由と発生地域を1973年から1975年にかけて説明した; また、唐山地震のシーケンスの複雑さを説明することができ、前震なし;我々は同様に二つの主要な衝撃が比較的浅い深さで発生した理由を説明すること しかし、このモデルにはいくつかのコメントがあり、Wang(2001)は重力異常の前駆体のような唐山地震の地震地殻起源についての信頼できる証拠を得るの ら、１ ９ ９ ７；Ｗｉｅ ｅ ｔ ａ ｌ．,1985),唐山断層帯の変形とこのゾーン外の断層活動の増加(Xie and Ren,1987),唐山断層ブロック領域における地下水のレベル(Mei,1985),唐山地震前のラドンの傾向異常,唐山地震の震源領域における水化学の異常変化と地球抵抗率の異常(Qian et al., 1983). Wang(2001)は、多力学的過程の用語を導入し、これらの過程は中国本土周辺のプレートの強い動きによってもたらされたと示唆しているが、我々の意見では。 Wang(2001)は、これらの多力学的過程の性質を十分に明確にしておらず、説明は非常に一般的であり、これらの多力学的過程に関するいくつかの仮定を可能にしていた。 我々は最初のモデルで議論したように、Wang(2001)はまた、地震の発生前に唐山地震地域を供給していた応力場源の多くを見落としています。

Niu(1985)による拡張クリープモデル：地震源開発の拡張クリープモデルは、通常、DCと略されます。 岩盤の非弾性体積膨張と断層クリープを，ＤＣモデルにおける二つの基本的な物理過程として考察した。 Ml=7.8唐山地震の前駆体の物理的メカニズムも分析され、このモデルで議論されている。 その結果、唐山地震の前兆は一つの要因によって引き起こされたものではなく、この地震以前の震源域およびその周辺で観測された前兆は3つの:

Niu(1985)は、拡張と不連続クリープを繰り返すことを示唆した 唐山地震のソース開発のプロセス中に発生した次の6つのフェーズに分けることができます:

Niu(1985)は、唐山地震の準備過程は、プレート内イベントの一つとして、深い質量と大規模なプレート内応力場の上方移動によって共同で制御される可能性があると考えた。 この特性はプレート境界に沿った地震の特性とは異なる可能性がある。 DCモデルは中国語で出版されており（Niu and Gang、1976;Niu、1978）、中国以外ではあまり理解されていません。 拡張クリープモデルは，この地震の動的特徴と運動学を組み合わせたものであるため，唐山地震のメカニズムを説明するための非常に良いモデルであると考えた。 このモデルでは、いくつかの前駆体が考慮されているが、Niu(1985)は、彼のモデルの理論的概念に従ってそれらを説明することに満足している。 唐山地震はメカニズムの面で大きな複雑さを提示するので、それは地震メカニズムで彼らの知識を拡張するために喜んで研究者のための最良の例 短期および差し迫った予測が無視されなかった場合、唐山地震が予測されていたので、それは地震予測分野で非常に有用なケーススタディである（Bouasla、2009）。

様々な応力源の新しいモデル、局所的な浅い脆性地殻および潮汐力誘発効果

過去十年間で、世界の地震の90％を引き起こすプロセスについて多くのことを学びましたプレートテクトニクスのモデルを用いて、地球の主要な地殻プレートの境界で起こる地質学的活動の理解は飛躍的に増加しています。 しかし、特に国のプレートの内部での作業のプロセスについてはほとんど知られていません。 プレートテクトニクスについての最も簡単な理論は、プレート内の任意の変形の欠如を前提としています。 実際のプレート境界（Lynn、1978）から遠く離れた地域で発生した大規模で有害な歴史的地震を考慮すると、これは確かに真実ではなく、これらの最良の例は1976年7月28日の唐山地震である。

著者は、唐山地震の原因を説明するために、様々な応力源、局所的な浅い脆性地殻および潮汐力誘発効果のモデルを提案した; このモデルはいくつかの研究によって誘発され、3つの部分に分けることができます（Bouasla、2009）。

様々な応力源：唐山地震メカニズムの問題を扱うすべてのモデルは、地震の発生前に唐山地震地域に供給する様々な応力場の焦点があったと述べた。 これらの源は、主に唐山地域の下の上部マントルの隆起である（Liu et al. ら，２ ０ ０ ７年；Ｌｉ，１ ９ ８ ６年；Ｗａｎｇ，２ ０ ０ １年）（図１）。 2,3)、熱応力(Zhang,1987)、中国の科学者Zhangは、渤海湾の中央に中心があり、倉洞断層付近の水平熱勾配があるXialiaohe-Bohai-Huanghua地域の上部マントル熱プルームに起因する高温度帯の存在が、唐山地域の地熱応力の集中、唐山地域の地殻のマグマの侵入につながったと考えた(Liu et al.,2007;Niu,1985; Wang,2001)、中国北部を供給するユーラシアプレートに対する太平洋プレートとインドプレートの間の相互作用の影響(Mian et al. ら、２ ０ ０ ７；Ｐｅｔｅｒ ａｎｄ Ｔａｐｐｏｎｉｅｒ，１ ９ ７ ７；Ｃｌｙｄｅ ｅ ｔ ａ ｌ． ら、１ ９ ９ ５）、中国北部における異なるブロック間の相互作用（Ｚｈａｎｇ ｅ ｔ ａ ｌ． 2003;Shou,1995)(Fig. 4)と唐山地震発生前の耐震運動(Shao and Shuzo,1999)。

局所的な浅い脆性地殻：この部分はLiuらの研究に基づいて結論づけられた。 ら（２ ０ ０ ７）、Ｗａｎｇ（２ ０ ０ １）、Ｌｉ（１ ９ ８ ６）およびＧｕｏら（２ ０ ０ ７）、およびＧｕｏら（２ ０ ０ ８）。 (1977)そして、我々は唐山エリアで行っているフィールドワーク中の観測。

Liu(2007)によると、唐山地域の出来事は主に高速度媒体と低速度媒体の交差部分に分布しており、下部地殻に到達した最大焦点深度は、地震が一般的にその下部を含む地殻の脆い硬い体の中で起こることを示唆している（図。 2, 3).

Wang(2001)のモデル、マルチダイナミックプロセス、地殻の局所的弱化から、Wang(2001)は唐山地域の地殻の局所的弱化を示唆しているほか、Wang(2001)はLeland and Zelt(1991)モデルを中心としたいくつかの以前の研究にも依存しているため、この事実も証明することができる。

Li(1986)およびGuo et al. (1977)唐山地域の包括的な地質構造の背景を与えている、彼らは唐山地震の地域構造の背景は、EW方向ウーユワン-Changcjiakuo(カルガン)-唐山構造地震ゾーンNE方向河北-山東断層ブロックうつ病地震ゾーン（特に東滄州断層地震ゾーン）の唐山地区の交差点とみなすことができると考えました。 彼らの作品の結論は、唐山地震帯が構造的に重要であるという考えを与える。

潮汐力誘発効果: この部分は、Kai(1988),Sachiko et al. (2004)とAmy(1980)とカリフォルニア大学ロサンゼルス校(UCLA)の報告書。

UCLAによって達成された報告によると、地震は地球の潮汐によって引き起こされる可能性があります。 地球の潮は、地球上の月と太陽の引力によって生成され、海の水が波浪し、それが1日に約2回、断層のストレスを上昇させ、低下させます。 科学者たちは、100年以上にわたって地球の潮の影響について疑問に思ってきました。 地震はとにかく起こったであろう、彼らは潮の応力変動によって遅かれ早かれプッシュすることができます（SirとTurcaud、2004）。

現在のモデルでは、太陽と月の潮汐力が唐山地震の発生に資本的な役割を果たしたことを意味するものではありませんが、潮汐力が唐山地震断層を膨大な量のストレスに耐える限界に達したと考えています。 つまり、彼らは唐山地震の引き金になっただけに参加したのです。

幸子他 (2004)は、地球の潮汐と地震の発生との相関を観測し、これは地域の地殻変動ストレスと密接に関連している。 日本の100の小地域で発生する浅い地震を用いて、潮汐圧縮応力の方向を調べた。 観測された地震データに対して得られた圧縮応力の方位角分布をランダム地震発生に対して合成したものと比較した。 統計的分析は、異常な地震活動が最近行われ、将来の大地震の可能性が議論されている地域を含む13の小地域の観測されたカタログとランダムなカ これらの部分領域では，潮汐圧縮応力が対応する部分領域で得られた焦点機構のｐ軸の支配的な方向に近いときに地震が優先的に発生した。 このことは，潮汐応力が地域構造応力を増加させる方向に作用すると地震発生を促進することを示唆した。

Amy(1980)は、4,700以上の余震の1976年のスサンビル（カリフォルニア州）地震の20日から1日の間の起源時間を、北東および北西の傾向断層面の正常およびせん断応力に適した固体潮汐成分の位相と比較した。 この比較に基づいて、断層面上の通常の圧縮応力が減少し、断層面上の滑りの意味でせん断応力が増加しているときには、約20％の地震が発生した。 これは、潮汐応力が断層面上の運動に有利であったときに発生した余震の二つの大きなバーストによって説明できると考えられる。

Kai(1988)は、唐山地震の発生は太陽と月の潮汐力によるものであることを示唆した。 河北（華北）は潮汐力と大地震の発生との間に強い相関を持つ地域であることを確認しており、1966年の興台地震、1967年の河間地震、1976年の唐山地震は潮汐力によって引き起こされたことを確認しており、Kai(1988)はそれらの発生時間の共通の特徴がこれらの事実を確認していることを示唆している。 半日周固体潮汐の最大水平潮汐力の計算時間は、上記の地震の発生時間が新月または満月における半日周固体潮汐の最大水平潮汐力の時間に近かったことを示した（図。 6, 7).

M=6.8のLongyao地震、M=7.2のNingjin地震、M=6.3のHejian地震は、半日周固潮の最大水平潮汐力の数十分後に発生し、M=7.8の唐山地震は最大水平潮汐力の16分前に発生した。 潮汐力は西に向けられた。 地震の時間的特性から、これらの事象の発生はランダムではなく、太陽と月からの潮汐力によって制御されていることが示されました（図2）。 8).

ここでは、遠い国からのいくつかの地震を例として取り上げましたが、地震の時空相関はすでに証明されているので、これは問題を引き起こさない（Patrizia et al., 2008).

様々な応力源、局所的な浅い脆性地殻および潮汐力誘発効果の主な内容は、唐山地震の発生前に、唐山地震断層が位置する浅い局所的な脆性地殻を特徴とする地質学的および地震地質学的背景を有する唐山地震地域であることである（図。 9). 唐山断層は様々な源から応力場を受けており、1972年以降、自由河断層での耐震滑りを伴う応力蓄積はかなりのものであると考えられている（図）。 1)唐山断層とJiyunhe断層の組み合わせに近い20kmの深さで有意なせん断応力集中を誘発し、唐山地震の震源は約4.5バールのクーロン破壊応力を受けた。 河北省は潮汐力と大地震の発生との間に強い相関を持つ地域であり、唐山地震は最大水平潮汐力の16分前に起こった（Bouasla、2009）ので、潮汐力は唐山断層を巨大な応力蓄積に耐える限界にすることによって地震を誘発する役割を果たした。

様々な応力源、局所的な浅い脆性地殻および潮汐力誘発効果のモデルを用いて、唐山地震がなぜ巨大な大きさであったのかを答えることができますか？ 唐山地震の地震発生断層は、様々なソースから長い時間をかけて巨大なストレスを受けており、脆い地殻が浅い深さ（Bouasla、2009）であったため、それは浅い深さで起こ

ディスカッション

本研究では、唐山地震の原因に関する説明の不足が指摘された。 種々の応力源，局所的な浅い脆性地殻および潮汐力誘発効果の新しい推定モデルは，唐山地震の発生に関連する理解できない質問，特に巨大な大きさ，焦点深度および時間的発生に関連する理解できない質問に対して合理的な答えを提供することが期待された。 このモデルは唐山地震の原因を説明するための最も理解可能なモデルであることが分かった。 1976年の唐山地震には異なる震源がある（中国地震局地震防災部、1999年）。 唐山付近の局所地殻の浅い構造をさらに調べ，この地震の表面破壊帯の特性，第四紀後期の活動履歴，完新世の古地球地震活動の理解を含むこの強い地震の構造的背景を明確に理解する必要がある。

以下の研究は本研究にとって好都合である。

Gao et al. (1995)は、1982年から1984年にかけて唐山地域のデジタルデータを用いてせん断波分裂の解析を達成し、その結果、唐山地域の応力は非常に複雑であることを示した。 唐山地域の下の地殻と上部マントルの3D S速度構造と受信機機能法を使用して。 劉ら (2007)は、唐山地域の地震が主に上部地殻と下部地殻の間に分布していることを示した。 Hu et al. (1993)は、唐山地震の系列は主に二つの構造帯によって制御されていることを指摘した。; もう一つは、マグニチュード7.1の余震を除いて、NW方向の余震域の南西部に位置する断層であり、他の3つのマグニチュード6以上の余震はすべてNW断層に関係していた（Bouasla、2009）。

結論

Ta ngshan地震の発生後、地震学者は多くの質問に困惑しています：なぜ唐山地震は、地球の表面で小規模な破裂しか見られず、新構造運動が活発ではなく、歴史の中で強い地震が記録されていない場所で発生しましたか？ なぜ唐山地震のシーケンスで非常に多くの強い地震がありますか？ なぜ、傾向と爆発の異常が非常に広く分布しているのでしょうか? そして、なぜ唐山地震後のいくつかの異常な変動は、地震前のそれよりもさらに集中的で複雑である（1976年の唐山地震のためのコンパイルグループ、国家地震局、1982）。 したがって、このモデルはこれらの質問を理解するのに役立ちます（Bouasla、2009）。

謝辞

Jin Zhenmin教授とQu Guosheng教授の方向性と助けに感謝したいと思います。