Investigation into the distribution of frictional strength on the plate interface and the large-thrust earthquake occurrence by seismic wave theory

Research Project

Project/Area Number	23K25967
Project/Area Number (Other)	23H01271 (2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	宮澤理稔京都大学, 防災研究所, 教授 (80402931)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	亀伸樹東京大学, 地震研究所, 准教授 (90304724) 西村卓也京都大学, 防災研究所, 教授 (90370808)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2028-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥19,240,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥4,440,000) Fiscal Year 2027: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000) Fiscal Year 2026: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2023: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000)
Keywords	摩擦強度 / プレート間巨大地震 / 地震波動論 / 地震波干渉法 / 南海トラフ地震 / 地震反射波
Outline of Research at the Start	地球科学的観測により巨大地震が発生するプレート境界の状態の理解が進みつつあるが、様々なアプローチで検証し、新たな知見を加えていくことが重要である。本研究では、地震波の解析を通じて、プレート境界における摩擦の状態を高い時空間分解能で推定するとともに、その状態変数が地震の発生前後で時空間的にどのように分布し変化しているのかを捉える。これにより、巨大地震を発生させるプレート境界の物理の理解を進める。
Outline of Annual Research Achievements	大規模なプレート境界地震がどのようなメカニズムで発生するかを予め推定するためには、プレート境界面上の応力分布を知る必要がある。南海トラフのプレート境界面では測地学的な手法により、すべり欠損が推定されているほか、データ同化手法により摩擦状態を調べる研究も進められている。これらの研究は空間波長の長い記録が使われているため空間分解能を上げることは難しく、これとは異なるデータによる検証も必要である。更に、繰り返し地震からプレート境界の歪みの収支を推定する方法もあるが、地震活動の低い南海トラフに適用するには限界がある。そこで、プレート境界で反射する地震波の特徴を利用することで、その時点でのプレート境界の摩擦強度を推定することを目指す。本年度は解析に利用する理論的基礎研究を進めたほか、次年度以降解析に利用するデータの整理を行った。先行研究では、断層面に鉛直入射するP波の反射係数から、摩擦強度を推定する手法が提案されていた。しかしプレート境界を対象とした時、P-P反射波の検出は難しく、その振幅推定には誤差も大きく含まれることが予測されることから、S-S反射波を利用する事を考えた。特に、実解析を念頭に、任意の入射角を持つSH-SH波反射について、粘弾性体におけるSH波の反射・透過波に関する方程式を解き、反射・透過係数を求めた。なお弾性体を仮定した場合、これまで知られている解と一致することを確認した。摩擦強度を調査する対象としているのは、南海トラフ地震発生領域や、太平洋プレートの沈み込みに伴い発生する大地震発生域である。反射波を調査するために必要な地震波形記録として、防災科学技術研究所のHi-net記録を用いる。そのために必要な大型のストレージサーバーを新たに導入し、2004年から2020年までの17年間分（約120TB）の地震波形連続記録をコピーし、整理した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 予定していた理論の構築が進み、データの準備もほぼ予定通り整えることができた。
Strategy for Future Research Activity	まず試験的に西南日本を中心に、一部期間に発生した地震のコーダ波記録に対して地震波干渉法を適用し、プレート境界で反射するSH波検出と反射係数の推定とを試みる。反射係数からプレート間摩擦強度の分布を推定し、時間変化も抽出する。スロースリップとの比較から摩擦強度の検出の整合性を確認する。解析するデータの時期と範囲を拡大し、より長期間かつ広範囲のプレート境界の状態を調査する。