理論と観測に基づく東北日本弧・プレート境界面の絶対強度の推定

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26400451
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 寺川 寿子 名古屋大学, 環境学研究科, 助教 (30451826)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 絶対応力場 / 間隙流体圧場 / 数値計算 / 沈み込み帯 / インバージョン解析

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，東北日本弧における沈み込み帯での応力蓄積モデルの構築と地震データによる応力インバージョン解析を組み合わせて，東北日本弧のプレート境界面の剪断強度と広域絶対応力場を推定する大問題に挑戦する．初年度は，プレート境界面形状は深さ方向のみに変化するよう2次元的に取扱い，斜めすべりのない純粋沈み込み運動による応力蓄積モデルを構築することを目指し，プレート境界周辺域に形成される絶対応力場の3次元数値計算のための準備を実施した．具体的には，構造は，厚さ60 kmの弾性体の下部に粘弾性体が広がる2層構造とし，プレート境界はCAMPスタンダードモデル（Hashimoto et al., 2004）の宮城県沖の海溝軸に直行する断面の形状を参考に設定した．また，初年度は，粘性率は０として問題を単純化した．沈み込み帯での応力蓄積過程を評価するためには，プレート境界面での任意のすべり分布がプレート境界面上に引き起こす応力場を計算する必要がある．このため，H26年度は，プレート境界面上の任意のすべり分布を表現するための基底すべり分布関数（104個）を設定し，各基底すべり分布が引き起こす基底応力場分布を計算した．この計算をプレート境界面形状が複雑な沈み込み帯で行うには，高精度に応力場を計算する必要があり，この点で形状が単純な横ずれ型の場合とは比べ物にならない困難さを伴う．現在は，計算精度が十分かどうか検討中である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究では，沈み込み型プレート境界面でのすべりがプレート境界面上に形成する応力場を計算する必要がある．ソース（すべり）に近い場所での応力場を計算するためには，高精度な数値計算が要求され，ソースと計算点の距離が近いほど計算時間も必要となる．計算を効率的に行い，かつ精度を保つために膨大な予備計算が必要であり，いまだ十分納得できる状況でない．また， 2014年9月27日の御獄山が噴火し，名古屋大学地震火山研究センターの業務として，膨大なデータ処理や解析業務が発生したこともある．

Strategy for Future Research Activity

すべりに対する応力応答関数の計算に関して，端数積分の方法をより安定したものに変更し，基底応力場分布の計算の安定性を確認する．この作業で効果が確認できれば，ここで準備した基底応力場分布を用いて，沈み込み帯での応力蓄積過程をシミュレーションする予定である（２次元モデル）．この計算では，プレート境界面の法線応力の増加が沈み込み帯の応力蓄積に与える影響を考慮する．一方，沈み込み帯での大地震の発生には高圧間隙流体が重要な役割を果たすと考えられている．前述した数値モデルは，プレート沈み込みのローディングによる応力蓄積過程をモデル化するものであるが，高圧間隙流体の働きによるプレート境界面の強度の低下が引き起こすローディング効果を理解する必要もある．このため，まずは，沈み込み帯よりも単純な計算条件で（例えば，注水実験による誘発地震の発生域など），断層強度低下による応力蓄積モデルの開発も検討する．また，2014年9月の御嶽山噴火の前後の応力場の変化から，火山帯での絶対応力を推定できる可能性が見えてきた．沈み込み帯の絶対応力場の推定にも関連するため，この問題の遂行も検討したい．

Causes of Carryover

計算機のOSライセンスとして，当初はRedHatを予定していたが，これと相当のCentOS（free）を導入したことが大きな原因である．

Expenditure Plan for Carryover Budget

地殻応力に関する国内研究集会に参加する予定であるため，旅費として使用したい．また，応力や間隙流体圧に関する書籍と，数値計算結果を保存するハードディスクを購入する予定である．