2019 Fiscal Year Research-status Report
断層方位解析による応力テンソル・摩擦係数の同時決定手法の開発
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18K03780
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 活志 京都大学, 理学研究科, 准教授 (70509942)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 応力逆解析 / 小断層解析 / 摩擦係数 / 構造地質学 / 地震の発震機構解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究が開発中の応力・摩擦係数の同時決定手法は，摩擦係数を決定できること自体に新規性があるだけでなく，応力の検出能の向上も期待される．
2019年度は，2018年度に引き続き，応力の検出能向上を確認するための断層方位データ収集および解析を行った．九州を横断する別府-島原地溝帯を埋積した第四系に見られる小断層群のデータを集積し，応力・摩擦係数解析を行った．摩擦係数は0.5～0.7程度の標準的な値が得られた．この地域は，現在は南北方向の引張テクトニクスが起こっていると考えられているが，第四紀の前半の地層を切る断層群からは，東西方向の引張応力が検出された．
摩擦係数決定手法において最大化される目的関数は，断層の滑りやすさの指標である「断層不安定度」である．本計画の当初は，勾配法による最適化計算を行っていた．解の安定性を評価するため，グリッドサーチによって「断層不安定度」を評価したところ，この目的関数が解空間全域で単峰的であり，勾配法を用いても安定して真の最適解（グローバル最適解）に到達できる見込みであることが分かった．ただし，断層データの方位分布などによっては，摩擦係数の誤差範囲が非常に大きくなる（±0.3程度）ことも分かった．そのため，本計画で予定していた複数の摩擦係数の分離検出手法の開発は困難であることが分かった．
また，応力・摩擦係数解析法を地震の発震機構解データに適用するための方法論的研究も推進した．発震機構解データでは，２つの節面のうちどちらが真の断層面であるかが特定できないという問題が生じるので，「断層不安定度」が大きな方を選択するという基準を導入した．模擬データの解析により，この方法で約80%の正解率で選択できることが確認された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
手法開発や天然の断層データ収集・解析はほぼ順調に進められた．天然データの解析では，ほぼ予想された通りの応力や摩擦係数が得られ，一部に新知見もあった．
しかし，2019年度の解析において，複数の摩擦係数を分離検出する手法の開発は困難であることが確認された．本計画が開発する手法の弱点の一つは，多数の断層が同じ摩擦係数を持っていると仮定していることである．特に地質時代に形成された断層群は，異なる時代や力学条件で活動した断層群が混合したものである可能性があるので，複数の摩擦係数をもつ断層群にグループ分けすることを目指していた．しかし，摩擦係数の決定精度があまり高くないことが判明し，たとえば摩擦係数0.5程度の断層群と，0.7程度の断層群を分類することは難しい．そこで，今後は適合する応力による分類のみにとどめることを検討する．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの天然データの解析事例は，新第三紀の終わりから第四紀にかけての地層を切る断層群を対象としたものだった．それらは主に引張応力状態で形成された断層に偏っている．そこで今後は，より古い時代の断層や，圧縮応力状態または横ずれテクトニクスのもとで形成された断層群の解析も試みる．
また，模擬データの解析事例も増やし，手法の精度や分解能を確認する．特に，断層面の方位の多様性が低い場合や，断層群が「断層不安定度」とは無関係な偏りを持つ場合に，解の精度がどの程度下がるのかを見積もる．
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