2021 Fiscal Year Annual Research Report
Head and tail of massive earthquakes: Mechanism arresting growth of interpolate earthquakes
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19H05596
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
日野 亮太 東北大学, 理学研究科, 教授 (00241521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中田 令子 東北大学, 理学研究科, 助教 (00552499)
飯沼 卓史 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震津波予測研究開発センター), グループリーダー (10436074)
伊藤 喜宏 京都大学, 防災研究所, 准教授 (30435581)
池原 研 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, 招聘研究員 (40356423)
中村 恭之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震発生帯研究センター), グループリーダー代理 (60345056)
内田 直希 東北大学, 理学研究科, 准教授 (80374908)
篠原 雅尚 東京大学, 地震研究所, 教授 (90242172)
金松 敏也 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門, 専門部長 (90344283)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 海溝型巨大地震 / スロースリップ / 津波地震 / 海底地震・地殻変動観測 / 深海底古地震学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本海溝沿いのプレート境界浅部で発生する各種の「ゆっくり地震」の活動実態を把握するために構築した，S-netを含む定常観測網データの波形データベースに対して，機械学習を活用した効率的な地震波形処理方法の検討を進めた．第1期の海底地震計群列観測を終了し，低周波微動活動の解析に着手するとともに，過去に実施した海底地震観測に基づき低周波微動と通常地震との連動した活動を解析した．海溝軸をまたぐ海底間音響測距の結果から基線長時間変化を求めた一方，無人機であるWave Gliderを用いたGNSS-音響測距結合方式（GNSS-A）観測を4～5月と10～11月の2回実施した．
日本海溝北部で過去に発生した中規模浅部すべりイベントの発生履歴を明らかにするため，深海底堆積層試料から地震イベント層の検出とその堆積年代の決定を，前年度に引き続き実施したほか，国際深海掘削計画（IODP）第386次研究航海に乗船し，長期間にわたる地震発生の痕跡を含んでいると期待される長大堆積物試料の採取を行った．
浅部すべりが海溝に沿って拡大するのを制約する要因を，海溝軸近傍の地質構造の空間変化から考察するために，2011年東北沖地震の震源域北端でこれまでに得られた構造探査データの系統的な解析を進めた．三陸沖北部でスロースリップと津波地震が共存する地震発生サイクルシミュレーションを進めるとともに，日本海溝全域でのシミュレーションモデル構築のために，中部と北部を対象として実際の地下構造の不均質をもとに，2011年東北沖地震タイプと1896年明治三陸沖タイプの地震が，それぞれ中部・北部で独立して繰り返し発生する過程をモデル化することに着手した．
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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
地震波形データ処理の効率化のため陸上の地震観測網とS-netで得られたデータに対して機械学習をもちいて自動的に地震イベントを抽出する手法の開発を進めた．サンプルデータを用いた検証の結果，海域観測網でしか観測できないような微小な海域下の地震を検知できることが確認できた．2020年10月から海底地震計群列観測を開始し，2022年1月に海底地震計を回収するまでの1年3か月間の連続波形データを得た．前年度に引き続き無人機によるGNSS-A観測を4～5月と10～11月の2回実施した．前年度より長期間の運用により広域の観測が実施可能であることを実証するとともに，得られた観測データにより各地殻変動観測基準点における変位時系列の推定を行った．
日本海溝の海底で採集された堆積物コア試料について，地磁気永年変化を反映した偏角・伏角のほか磁性鉱物の粒度や量といった物性の鉛直プロファイルの測定を行うことにより，2011年の1つ前の東北沖地震クラスの巨大地震が発生した1700年頃より後に一回り小さい地震イベントが繰り返し発生したことを示す堆積層を同定することができた．IODP研究航海で採取した堆積物試料について初期的な解析を実施した結果，採取された試料中には日本海溝北部において過去に発生した大地震の痕跡が多くに含まれていることが確認された．
2011年の東北沖地震で浅部すべりによる断層変位量が大きくなかった領域で得られた地下構造探査データの再解析が進み，すべり量の大小に相関する可能性がある構造上の特徴が明らかとなってきた．浅部すべりの発生過程の数値モデル構築においては，日本海溝北部・中部の境界領域のプレート境界付近にみられる地質構造不均質を反映させた摩擦パラメタの空間変化を与えることにより，2011年東北沖地震タイプと1896年明治三陸沖タイプの地震が共存する地震発生サイクルの再現を試みた．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度の研究航海で実施予定であった第２期の海底間音響測距観測のための装置の設置が航海期間中の悪天候のため実施できなかったため，2022年度の航海で再挑戦する．2022年度初頭に海底地震観測の第２期を開始し，2023年度までの連続観測を行う．第1期の観測の成果に基づき，観測範囲と観測点密度を再検討し，特に海溝軸に近いプレート境界最浅部における低周波微動活動や極微小地震の検出を試みる予定である．また，無人機を使ったGNSS-A地殻変動観測を年２回実施する．
深海底堆積物の分析については，過去に得られた堆積物コア試料の解析から津波地震の発生履歴の解明が進捗していることから，継続して過去に得られたデータ解析・試料分析を重点的に進める．検出されたイベント堆積層の中には，浅部すべりではなく，プレート境界深部に震源をもつ通常の大地震に伴うものが混在している可能性があるため，浅部すべりの痕跡と深部すべりの痕跡を分離する方法の検討をすすめる．
反射法地震探査データの解析では，データ処理に最新技術を適用して再解析することで，2011年東北沖地震時の大すべり域の終端部でのプレート境界およびその下に沈み込む堆積層内の詳細な構造の可視化をすすめる．「ゆっくり地震」や「津波地震」の発生域と，日本海溝陸側にみられるmid slope terraceと呼ばれる特徴的な地形の存在範囲に対応関係がみられることから，この領域での地質構造の解明に重点をおく．地震発生サイクルの数値モデル化では，2020年度から進めている「ゆっくり地震」と「津波地震」が共存するサイクルの再現モデルと，2021年度に着手した中部域での超巨大地震の断層すべりが北部に拡大しない地震発生サイクルモデルの完成を目指す
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[Journal Article] Water depth dependence of long-range correlation in nontidal variations in seafloor pressure2021
Author(s)
Inoue, T., Y. Ito, L. M. Wallace, Y. Yoshikawa, D. Inazu, E. S. M. Garcia, T. Muramoto, S. C. Webb, S. Suzuki, and R. Hino
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Journal Title
Geophys. Res. Lett.
Volume: 48
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Water depth dependence of nontidal variations from seafloor pressure in New Zealand2022
Author(s)
Inoue, T., L. Wallace, Y. Yoshikawa, D. Inazu, E. S. Garcia, T. Muramoto, S. Webb, K. Ohta, S. Suzuki, R. Hino
Organizer
Ocean Science Meeting 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] USING SEAFLOOR GEODESY TO DETECT SLOW-SLIP-RELATED VERTICAL DEFORMATION AT THE HIKURANGI SUBDUCTION ZONE: INSIGHTS FROM SELF-CALIBRATING PRESSURE SENSORS AND OCEAN MODELS2022
Author(s)
Woods, K., S. Webb, Y. Ito, C. Collins, N. Palmer, R. Hino, M. Savage, D. Saffer, E. Davis, D. Barker
Organizer
Ocean Science Meeting 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Seismic velocity structure survey off Sanriku using marine controlled sources and distributed acoustic sensing technology on seafloor optical fiber cable2021
Author(s)
Shinohara, M., R. Azuma, H. Takano, R. Plata-Martinez, Y. Sawaki, P. Mukherjee, K. Tateiwa, Y. Ito, Y. Yamashita, R. Nakata, and K. Mochizuki
Organizer
日本地球惑星科学連合2021年大会
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[Presentation] The link between upper-slope submarine landslides and mass transport deposits in the hadal trenchs2021
Author(s)
Ikehara, K., Usami, K., Kanamatsu, T., Schwestermann, T. , Kioka, A. and Strasser, M.
Organizer
5th World Landslide Forum
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] GNSS-Acoustic observation using the Wave Glider to detect the seafloor crustal deformation off the Pacific coast of Northeastern Japan2021
Author(s)
Iinuma, T., Kido, M., Fukuda, T., Tomita, F., Ohta, Y., Honsho, C., Hino, R.
Organizer
AGU 2021 fall meeting
Int'l Joint Research
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