什么是压力图？

什么是压力图？

2023/07/05

“压力图”有什么用？目前，希望这能为研究人员提供地下作用着什么样的应力的线索，并为地震研究提供基础信息。这里的应力是指作用在物体内部的力，也称为压力。发生的无数小地震为了解地下作用的应力类型提供了线索。通过使用人工智能技术处理这些微小地震波形的大数据，我们能够有效地确定应力方向并将其以地图的形式汇总。我们采访了活断层和火山研究部地震构造研究组的高级研究员内出贵彦，他是使用大量数据创建“应力图”的人之一。

什么是压力图？

表征地震的“应力”和“震源机制分析”

　由于板块运动、过去的地震和火山活动等各种活动，地球内部不断承受压力。压力会导致地下岩石突然破裂和移动，从而引发地震。 “应力图”是对作为地震驱动力的应力方向的研究，并将其绘制在日本地图上。为了创建压力图，您需要理解两个词：

　首先，是“压力”。应力，也称为“应力”，是指推或拉物体内部的物理力。

接下来是“震源机制解决方案”。它代表断层面的方位和断层滑动的方向。应力导致地壳变形并产生断层。

压力估计

　应力图最终需要的信息是应力的方向。为了推导这一点，我们需要一个描述断层面方向和断层滑移方向的“震源机制解”。例如，众所周知，由逆断层引起的地震会受到水平方向上相互推挤的应力，因此如果知道震源机制，就可以估计应力的方向。

因此，我们如何研究震源机制，就是利用该地点发生的地震波形。 “P波初始极性”在表示地震晃动的波形中具有重要意义。通过检查“纵波初动极性”（纵波初动极性），即纵波（初摇）震颤是向上移动还是向下移动，可以确定该点的断层面和断层滑动的方向，即“震源机制解”。

　综上所述，我们以该地点观测到的地震的“纵波初动极性”为线索，明确“震源机制解”，并据此进一步估计应力方向。这种分析方法通过从“P波初始极性”反演来分析应力，因此被称为“应力反演分析”。

利用人工智能分析微震数据

　AIST 对 2003 年至 2020 年日本列岛各地发生的地震中，在内陆和沿海水域发生的深度小于 20 公里的微地震（震级 05 至 30）进行了分析。

　迄今为止，对此类微地震的研究仅局限于特定区域，因为数据噪声较大且难以判断，导致人工处理大量地震数据存在困难。另一方面，使用3级以上地震数据进行的研究并没有覆盖全国大部分地区，因此很难了解每个地区的详细特征，也无法分析未发生地震的地区。

　为了应对这些挑战，我们通过使用称为深度学习的人工智能技术处理微震波形数据，读取了日本列岛各地发生的微地震的“P波初始极性”，并找到了大约22万个“震源机制解决方案”。根据获得的“震源机制解”进行应力反演分析，在经纬度 02 度（相当于约 20 公里）的范围内调查应力的施加方向，并将其绘制在日本地图上，制作“应力图”。

　通过充分利用人工智能技术，可以像以前一样以手动分析时难以想象的速度处理大量数据，并且我们能够创建覆盖日本列岛的压力图。该压力图由 AIST 发布。地壳应力场数据库'' 已发布。

您可以从压力图中了解到什么

　从应力图信息可以明显看出，不同地区的断层类型有所不同。资料显示，走滑断层地震多发生在中国地区以西和中部地区的大部分地区，逆断层地震多发生在近畿和东北地区的大部分地区。

　另外，以政府地震研究推进本部选定为基础研究对象的114个主要活动断裂带为中心，可以看到引发熊本地震（2016年）的二川断裂带和日久断裂带。研究还发现，许多活动断层，例如引起鸟取地震（1943年）的鹿野-吉冈断层，其方向在当前应力下更容易移动，并且具有较高的滑动倾向。

此外，尽管尚未阐明明确的机制，但已观察到应力方向与地形之间可能存在某种因果关系。

在地震研究中利用应力图的可能性

　

　应力图是地震研究的有用信息，并且已开始在实践中使用。它还有望应用于阐明即使在地面痕迹不明确、不知道是否存在活动断层的地方也可能发生地震，以及可能发生的地震类型。

　应力图也被认为可用于评估俯冲带地震发生后内陆地区的直接地震活动。直接引发地震的可能性很大程度上与最初施加的应力与由于大地震的影响而突然施加的应力方向是否相符有关。

　目前发布的应力图主要针对发生在内陆地区的深度小于20公里的微地震。未来，我们希望将分析范围扩大到20公里以上的地震和俯冲带地震，进一步提高应力图的分辨率，为提高地震预测和模拟的准确性做出贡献。