Study on physical mechanisms of slow earthquakes based on geodetic observations

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Science of slow earthquakes
• Project/Area Number: 16H06474
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 廣瀬 仁 神戸大学, 都市安全研究センター, 准教授 (00465965)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮崎 真一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (00334285) ; 松島 健 九州大学, 理学研究院, 准教授 (40222301) ; 田部井 隆雄 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (40207220) ; 山崎 健一 京都大学, 防災研究所, 助教 (20436588) ; 田中 愛幸 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90508350) ; 高木 涼太 東北大学, 理学研究科, 助教 (10735963) ; 木村 武志 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波火山ネットワークセンター, 主任研究員 (10563520) ; 板場 智史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (90589285)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2021-03-31
• Keywords: スロースリップイベント / 地殻変動 / GNSS / 歪 / 傾斜 / 地下水 / 重力 / 間隙水

Outline of Annual Research Achievements

スロースリップイベント (SSE) による地殻変動を詳細に把握するためのGNSS観測点整備を、四国地域、九州地域、沖縄本島周辺地域、八重山諸島周辺地域それぞれで進めた。四国4地点・九州3地点・沖縄本島周辺地域1地点・八重山諸島3地点にて連続観測を開始するとともに、既存の地点での連続観測を継続し、データの蓄積を行い地殻変動の監視を行った。
これまでのGNSS観測データをもとに、2015-2016年に豊後水道で発生した小規模SSEのすべり分布を推定し、大規模SSEのすべり域に内包されること・微動発生域までは広がっていないことが示された。長期的SSEの発生間隔と積算すべり量の空間分布と浅部側の固着分布に相関関係があることを明らかにした。また、長期的SSEの応力降下量が短期的SSEに比べて5倍程度大きいことを明らかにした。
昨年度に開発した傾斜・ひずみデータに含まれる背景ノイズ特性を評価し、解析に使用するデータを自動選択するアルゴリズムを実際の観測データに適用するとともに、閾値等のパラメータのチューニングを行った。歪・傾斜・地下水データを用いて深部の短期的SSEのカタログ化を継続するとともに、紀伊半島沖の浅部SSEの発生状況を網羅的に調査した。従来確認されていなかった新たな浅部SSEに伴う歪変化を検出した。
西南日本及び石垣島のスロースリップ域において重力・地磁気観測を実施した。東海地方では、昨年度の流体移動モデルを裏付けるような重力変化が観測された。計画に基づき新しい重力計を導入し、検定を完了した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

GNSS観測点構築については、当初計画とほぼ同じ観測点数・地域をカバーした連続観測が開始できている。取得されたデータから座標値算出を自動的に行うシステムへの新規データの登録等の保守作業も順調に進んだ。
新たに作成したSSEカタログに基づき長期的SSE活動の空間変化および大規模マイグレーションを明らかにし、巨大地震の固着域との関連性についての理解を進展させた。国土地理院GEONETの過去のデータに基づき、四国地方における深部低周波微動に起因する地表変動の検出を試みた。他プロジェクトで設置したGNSS観測点の過去データなどに基づき、豊後水道での小規模SSEのすべり過程について検討を進めた。
傾斜・ひずみデータに含まれる背景ノイズ評価・データ選択アルゴリズムを実際の観測データに適用し、SSEの検出状況等を参考に、パラメタチューニングを進めた。歪・傾斜・地下水データを用いて深部および浅部SSEのカタログ化を予定通り進めた。
今年度導入を予定していた重力計の納品が約3か月遅れたが、研究計画の一部を2019年度に延長することで、予定していた計画を完了した。既存の観測機器による重力・地磁気データの蓄積・解析が進み、研究目的としている流体移動の検出は順調に達成されつつある。

Strategy for Future Research Activity

GNSS観測点構築に関しては、今年度でほぼ完成したので、今後はそれらの観測点での連続観測・データ収集・処理を継続して行っていく。これまで得られた地殻変動データに基づいたSSEの震源プロセスについて検討を進める。詳細な地殻変動場より、内陸活断層周辺のひずみ擾乱なども検討していく。短期的SSEの解析においては、GNSS・傾斜・歪データとの併合処理や他のスロー地震と関連性に注目して、より微小なSSEの検出やスロー地震間の相互作用の解明を目指す。既存GNSSデータによるSSEの検出の解析対象地域を拡大することを試みるとともに、SSEと微動・地震活動との関連性についても検討する。
傾斜・ひずみデータに含まれる背景ノイズ評価・データ選択アルゴリズムのパラメタチューニングを引き続き進め、データの選択からSSEの検出・解析まで一気通貫で行うシステムを構築し、SSEの活動様式を明らかにする。歪・傾斜・地下水データを用いて深部・浅部の短期的SSEのカタログ化を継続するとともに、短期的SSE断層モデル推定手法の高度化に取り組む。
新たに導入した重力計を石垣島のスロースリップ域へ移設することで高い時間分解能の重力変化データを取得するとともに、既存の観測機器による重力・地磁気観測を継続する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] シアクアラ大学(インドネシア)
  • Country Name: INDONESIA
  • Counterpart Institution: シアクアラ大学
• [Int'l Joint Research] ネパール鉱山地質局(ネパール)
  • Country Name: NEPAL
  • Counterpart Institution: ネパール鉱山地質局
• [Int'l Joint Research] メキシコ自治大学(メキシコ)
  • Country Name: MEXICO
  • Counterpart Institution: メキシコ自治大学
• [Int'l Joint Research] ドイツ地球科学センター(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: ドイツ地球科学センター
• [Journal Article] Surface Loading of a Self-Gravitating, Laterally Heterogeneous Elastic Sphere: Preliminary Result for the 2D Case (2019)
  • Author(s): Tanaka Yoshiyuki、Klemann Volker、Martinec Zden?k
  • Journal Title: International Association of Geodesy Symposia Volume: 1 Pages: 1～7
  • DOI: https://doi.org/10.1007/1345_2019_62
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Monitoring of the spatio-temporal change in the interplate coupling at northeastern Japan subduction zone based on the spatial gradients of surface velocity field (2018)
  • Author(s): Iinuma Takeshi
  • Journal Title: Geophysical Journal International Volume: 213 Pages: 30～47
  • DOI: doi:10.1093/gji/ggx527
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Spatiotemporal Evolution of Recurrent Slow Slip Events Along the Southern Ryukyu Subduction Zone, Japan, From 2010 to 2013 (2018)
  • Author(s): Kano Masayuki、Fukuda Jun'ichi、Miyazaki Shin'ichi、Nakamura Mamoru
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Solid Earth Volume: 123 Pages: 7090～7107
  • DOI: https://doi.org/10.1029/2018JB016072
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ambient seismic noise wavefield in Japan characterized by polarization analysis of Hi-net records (2018)
  • Author(s): Takagi Ryota、Nishida Kiwamu、Maeda Takuto、Obara Kazushige
  • Journal Title: Geophysical Journal International Volume: 215 Pages: 1682～1699
  • DOI: doi: 10.1093/gji/ggy334
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Changes in Greenland ice bed conditions inferred from seismology (2018)
  • Author(s): Toyokuni Genti、Takenaka Hiroshi、Takagi Ryota、Kanao Masaki、Tsuboi Seiji、Tono Yoko、Childs Dean、Zhao Dapeng
  • Journal Title: Physics of the Earth and Planetary Interiors Volume: 277 Pages: 81～98
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.pepi.2017.10.010
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] スロースリップイベントによる応力時間変化の計算: 房総半島スロースリップイベントへの適用と地震活動との対比 (2018)
  • Author(s): 廣瀬仁、松澤孝紀
  • Journal Title: 神戸大学都市安全研究センター研究報告 Volume: 22 Pages: 20～25
  • Open Access
• [Journal Article] Coseismic Slip Distribution of the 2 July 2013 Mw?6.1 Aceh, Indonesia, Earthquake and Its Tectonic Implications (2018)
  • Author(s): Gunawan Endra、Widiyantoro Sri、Rosalia Shindy、Daryono Mudrik Rahmawan、Meilano Irwan、Supendi Pepen、Ito Takeo、Tabei Takao、Kimata Fumiaki、Ohta Yusaku、Ismail Nazli
  • Journal Title: Bulletin of the Seismological Society of America Volume: 108 Pages: 1918～1928
  • DOI: doi:10.1785/0120180035
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 重力観測点におけるルビジウム発振器の周波数測定 (2018)
  • Author(s): 望月 一磨、名和 一成、鈴山 智也
  • Journal Title: 測地学会誌 Volume: 63 Pages: 187～191
  • DOI: https://doi.org/10.11366/sokuchi.63.187
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of a Slow Earthquake Database (2018)
  • Author(s): Kano, M., Aso, N., Matsuzawa, T., Ide, S., Annoura, S., Arai, R., Baba, S., Bostock, M., Chao, K., Heki, K., Itaba, S., Ito, Y., Kamaya, N., Maeda, T., Maury, J., Nakamura, M., Nishimura, T., Obana, K., Ohta, K., Poiata, N., Rousset, B., Sugioka, H., Takagi, R., Takahashi, T., Takeo, A., Tu, Y., Uchida, N., et al.
  • Journal Title: Seismological Research Letters Volume: 89 Pages: 1566～1575
  • DOI: https://doi.org/10.1785/0220180021
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Temporal gravity anomalies observed in the Tokai area and a possible relationship with slow slips (2018)
  • Author(s): Tanaka, Y., Imanishi, Y., Okubo, S., Zhang, X., Ando, M., Watanabe, A., Kato, C., Omori, S., and Hiraoka, Y.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Temporal Change in the Interplate Locking State at Southwestern Japan Inferred from the Analyses of Spatial Gradients of the Surface Displacement Rate Field (2018)
  • Author(s): Iinuma, T.
  • Organizer: 15th Annual Meeting Asia Oceania Geoscience Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Periodic change in the interplate locking state off Kyushu Island, Southwest Japan, inferred from spatial gradient of displacement rate field and small repeating earthquakes (2018)
  • Author(s): Iinuma, T., and N. Uchida
  • Organizer: 19th General Assembly of WEGENER
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GNSSデータによる内陸SSEの検出 (2018)
  • Author(s): 大園真子・高橋浩晃・一柳昌義
  • Organizer: 日本測地学会第130回講演会
• [Presentation] 豊後水道GNSS観測網で捉えた2015年12月?2016年3月頃の小規模なスロースリップイベント (2018)
  • Author(s): 廣瀬仁, 松島健, 田部井隆雄, 西村卓也
  • Organizer: 日本地震学会2018年秋季大会
• [Presentation] A small slow slip event in Bungo Channel from December 2015 to March 2016 detected by a GNSS observation network (2018)
  • Author(s): Hitoshi Hirose, Takeshi Matsushima, Takao Tabei, Takuya Nishimura
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Slip distributions based on tilt change data for short-term slow slipevents in western Shikoku, southwest Japan (2018)
  • Author(s): Wakako Tamura, Takeshi Kimura, Hitoshi Hirose
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A comparison of the stress evolutions due to Boso slow slip events and the accompanying earthquake swarms (2018)
  • Author(s): Hitoshi Hirose, Kouta Nakano, Takanori Matsuzawa
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Slip inversion based on tilt change data for short-term slow slip events in western Shikoku, southwest Japan (2018)
  • Author(s): Wakako Tamura, Hitoshi Hirose, Takeshi Kimura
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A small slow slip event in Bungo Channel from December 2015 to March 2016 detected by a GNSS observation network (2018)
  • Author(s): Hitoshi Hirose, Takeshi Matsushima, Takao Tabei, Takuya Nishimura
  • Organizer: International Joint Workshop on Slow Earthquakes 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Slip distributions based on tilt change data for short-term slow slip events in western Shikoku, southwest Japan (2018)
  • Author(s): Wakako Tamura, Takeshi Kimura, Hitoshi Hirose
  • Organizer: International Joint Workshop on Slow Earthquakes 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アジョイント法によるSSE発生域の摩擦特性の推定 (2018)
  • Author(s): 加納将行・宮崎真一・平原和朗
  • Organizer: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [Presentation] 1997-2010年における東海地方スロースリップイベントの時空間発展の推定 (2018)
  • Author(s): 坂上 啓・西村 卓也・福田 淳一・加藤 照之
  • Organizer: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [Presentation] 南海トラフ西部におけるスロースリップイベントの震源パラメータ (2018)
  • Author(s): 高木涼太, 内田直希, 小原一成, 長谷川昭
  • Organizer: 日本地震学会2018年度秋季大会
• [Presentation] 琉球海溝南西部で繰り返し発生するSSEのすべりの時空間発展の多様性 (2018)
  • Author(s): 加納将行・福田淳一・宮崎真一・中村衛
  • Organizer: 日本測地学会第130回講演会
• [Presentation] 1997-2010 年における東海地方スロースリップイベ ントの時空間発展の推定 (2018)
  • Author(s): 坂上 啓・西村 卓也・福田 淳一・加藤 照之
  • Organizer: 日本測地学会第130回講演会
• [Presentation] 光格子時計の測地応用の可能性 (2018)
  • Author(s): 田中愛幸, 黒石祐樹, 香取秀俊
  • Organizer: 日本測地学会第130回講演会
• [Presentation] 日向灘沿岸における GNSS 観測網の構築と観測結果 （序報） (2018)
  • Author(s): 西村卓也，山崎健一，山下裕亮，小松信太郎
  • Organizer: 日本測地学会第130回講演会
• [Presentation] Effects of laterally heterogeneous elastic structures on surface loading ?a preliminary result for a rotationally symmetric spherical earth model (2018)
  • Author(s): Tanaka, Y., V. Klemann, Z. Martinec
  • Organizer: 2018 American Geoiphysical Union Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] An attempt to detect small crustal deformation associated with stress release caused by ETS in southwest Japan, using GNSS data (2018)
  • Author(s): Fujita, M., Nishimura, T., and Miyazaki S.
  • Organizer: 2018 American Geoiphysical Union Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Bimodal depth distribution of slow slip events detected using GNSS data in the Hikurangi subduction zone, New Zealand (2018)
  • Author(s): Nishimura, T.
  • Organizer: 2018 American Geoiphysical Union Fall Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Along-strike variation of long-term slow slip event activity in the Nankai subduction zone (2018)
  • Author(s): Takagi, R., N. Uchida, K. Obara
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Temporal gravity anomalies observed in the Tokai area and a possible relationship with slow slips (2018)
  • Author(s): Yoshiyuki Tanaka, Takehito Suzuki, Yuichi Imanishi, Shuhei Okubo, Xinlin Zhang, Miwako Ando, Atsushi Watanabe, Mamoru Saka, Chiaki Kato, Shuichi Oomori and Yoshifumi Hiraoka
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 東海地方スロースリップイベント (2018)
  • Author(s): 坂上 啓・西村 卓也・福田 淳一・加藤 照之
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] An attempt to detect small crustal deformation caused by ETS in southwest Japan, using GNSS data (2018)
  • Author(s): 藤田 萌実・西村 卓也・宮崎 真一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 変位空間勾配解析に基づく西南日本沈み込み帯におけるプレート間固着強度の周期的変化および変動周期の深さ依存性の検出 (2018)
  • Author(s): 飯沼卓史
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] GNSSとGPS-Aデータから推定された南海トラフ沿いのプレート間カップリングと内陸変動 (2018)
  • Author(s): 西村 卓也・横田 裕輔・田所 敬一・落 唯史
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A spectral finite-element approach to surface loading of a self-gravitating, laterally heterogeneous elastic sphere: preliminary result for the 2D case (2018)
  • Author(s): Tanaka, Y., V. Klemann, Z. Martinec
  • Organizer: The IX Hotine-Marussi Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Along strike variation and migration of long-term slow slip event in the Nankai subduction zone (2018)
  • Author(s): Takagi, R., N. Uchida, K. Obara
  • Organizer: AOGS 15th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Temporal variation of SSEs in the southern Ryukyu subduction zone: Implications for frictional parameters on the fault (2018)
  • Author(s): Masayuki Kano, Jun’ichi Fukuda, Shin’ichi Miyazaki, Mamoru Nakamura
  • Organizer: International Joint Workshop on Slow Earthquakes 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 西南日本の稠密GPS観測網における地殻水平ひずみ解析 (2018)
  • Author(s): 折中新・田部井隆雄・大久保慎人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 海域で行う高精度陸上観測の意義と問題点：銭洲岩礁GPS観測を例として (2018)
  • Author(s): 田部井隆雄・田所敬一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ネパールにおけるGNSS観測網の整備と地震ポテンシャル評価：第2報 (2018)
  • Author(s): 田部井隆雄・大園真子・纐纈一起・三宅弘恵・Rajendra Bhandari・Janak B. Chand・Bishow R. Silwal・Soma N. Sapkota
  • Organizer: 日本測地学会第130回講演会
• [Remarks]
  • URL: http://www2.kobe-u.ac.jp/~zhirose1/
• [Remarks]
  • URL: http://www1.rcep.dpri.kyoto-u.ac.jp/~nishimura/index.html