2016 Fiscal Year Research-status Report
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
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26400451
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
寺川 寿子 名古屋大学, 環境学研究科, 講師 (30451826)
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2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 絶対応力場 / 地震 / 沈み込み帯 / 応力インバージョン |
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| 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している．H27年度までに，現実的なプレート境界形状を用いると，曲率が一様でないためか，応力場を精度よく計算することが難しいということがわかった．このため，H28年度は，実際のプレート境界形状を円弧で近似し，プレート境界面を一様に滑らせてプレート境界面状の応力変化を計算することを試みた．円弧を用いることで，より安定して応力場を計算することが可能であることを確認したが，ソースと計算点の距離が50ｍ程度と非常に近い場合の計算は依然として不安定であり，更なる工夫が必要である．
一方，地震データの応力インバージョン解析により，東北地方太平洋沖地震前後のテクトニック応力場の変化を捉える研究に着手した．本課題では，2011年4月以降のF-netカタログの地震データをCMTデータインバージョン法に適用し，東北沖地震前後の応力場の変化を定量的に評価することを目指している．H28年度は，大地震前後の応力場の変化をテンソル量として定量的に評価するために，CMTデータインバージョン法の推定誤差評価方法を検討した．この手法では，応力の各成分をスプライン関数の重ね合わせで表現し，その展開係数をモデルパラメータとし，モデルパラメータの最適解と分散―共分散行列を推定する．この特徴を生かして，解析で得られたモデルパラメータの最適解と分散―共分散行列に従う多変量の正規乱数を用いて，応力場のテンソル量としての誤差をテンソルの内積を用いて評価する手法を確立した（Terakawa, under review）．実際に，御嶽山周辺域を対象領域に，上記の方法が推定誤差の評価法として適切であることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
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．H28年度には，問題をより単純化し，また計算を効率的に行う方法も試みた．一定の成果はあったものの，いまだ満足のいく計算結果が得られていない状況である．一方，応力インバージョンによる応力場の推定に関しては成果が上がり，目標達成に向けて目処が立った．
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは，プレート境界面を円弧で近似したモデルを用いて，沈み込み帯での応力蓄積モデルの完成に向けて努力する．一方，地震の観測データから，東北沖前後の応力場の変化を定量的に評価するデータ解析を実施し，少なくとも当初の目標の半分は達成させる予定である．これまでに，1997年1月～2007年1月までのF-netカタログの地震データをCMTデータインバージョン法に適用し，日本列島全域のテクトニック応力場の推定に成功している（Terakawa & Matsu’ura, 2010）．H29年度は，2011年4月以降のF-netカタログの地震データを同じ手法で解析し，東北沖地震後の日本列島全域のテクトニック応力場を推定する．東北沖地震前と後のそれぞれの応力場について，H28年度に検討した方法で応力場の推定誤差を評価する．次に，東北沖地震前と後の応力場の差をテンソルの内積で評価し，これらの差がそれぞれの応力場の推定誤差と比較して有意かどうか，定量的に見積もる．これにより，M9の巨大地震がどのような範囲に応力場の変化をもたらしたか調べることが可能となる．
応力蓄積モデルによる理論的な応力場の計算が出来ない場合は，より単純なテクトニック環境にある場所（例えばデータの豊富な南カリフォルニア）を対象とし，クーロンの破壊規準，応力インバージョン，地震による応力変化の数値計算を組み合わせて，絶対応力場を推定することを試みる．
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| Causes of Carryover |
H28年度は，予定していた国際学会に参加できなかったため，旅費が残った．また，論文の投稿までに時間がかかったため，論文掲載費も未使用となった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
・現在投稿中の論文がアクセプとされた場合，掲載費として用いる．
・東北沖地震前後の応力場の変化を定量的に評価するために，Terakawa & Matsu'ura(2010)の結果から応力場のテンソル量としての推定誤差を見積もる必要がある．この計算は，京都大学の大型計算機を利用して行ったため，大型計算機使用料金（約11万円）として使用する．
・東北沖地震前後の応力場の変化に関する論文，及び可能ならば絶対応力場の推定に関する論文をまとめ，掲載料として使用する．
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