2015 Fiscal Year Annual Research Report
余効すべり過程の理論解析と数値モデリングに基づく摩擦特性の推定
Publicly Offered Research
| Project Area | Crustal dynamics-Unified understanding of intraisland deformation after the great Tohoku-oki earthquake- |
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| Project/Area Number |
15H01148
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
有吉 慶介 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地震津波海域観測研究開発センター, 技術研究員 (20436075)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 摩擦構成則 / ゆっくり地震 / 余震発生過程 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度は、余効すべり伝播速度と摩擦パラメターとの関係について、応力擾乱の時間関数と摩擦構成則の解析を進めた。
応力擾乱の時間関数については、これまでの研究では step 関数を仮定していたのだが、実験的な数値シミュレーション結果と比較したところ、この仮定が適用できるのは震源域のごく近傍に限られることが分かった。そのため、適用範囲を拡張させるために、ramp 関数を導入した解析解を導出した。これにより、本研究の解析解と前述した実験的な数値シミュレーション結果がほぼ一致するような、適用条件の範囲を拡張させることに成功した。
応力擾乱の変化量が同一でも、step 関数よりも ramp 関数の方が、余効すべりの伝播速度が増大する傾向がみられた。これは、余効すべりが生じる前の固着状態が引き剥がされる直前に応力擾乱が生じた方が効果が大きいためだと考えられる。
これらの結果から、連動地震の時間差が変化する要因として、間隙圧の時間変化に加えて、本震による応力擾乱の変化量も考慮する必要があることを意味する。
摩擦構成則に関しては、aging-law に加えて、Nagata-law を導入し、摩擦パラメターc 値の余効伝播速度依存性について調べた。その結果、摩擦パラメター c値が大きくなると、解析解と実験的な数値シミュレーション結果との乖離が大きくなることから、数式展開の際の近似条件が当てはまらないことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
申請時の予定では，Nagata-law の解析まで包括した内容を論文にまとめる予定であったが，Nagata-law の解析解とシミュレーションによる数値実験の結果が定量的に一致しないことや，摩擦パラメタ― c の値を増大させると途中で発散する問題などに直面し，論文をまとめるまでに至らなかった．特に，発散する周辺では，数値シミュレーション結果とセンスが異なるため，数式展開を再検討する必要がある．
実データへの適用として，東北地方太平洋沖地震に伴う大規模な余効すべりの応力擾乱によって，釜石沖の相似地震活動が揺らぐ現象に着目し，余効すべり伝播速度が釜石沖のアスペリティ周辺だけ局所的に増大することを数値シミュレーションから示したが，これは周辺での応力擾乱が大きかったことを意味しており，本研究成果の解析解によって説明できる見通しが立った．
別予算で参加したEGUの学会において，カリフォルニア工科大学(Caltech)Ampuero教授と打ち合わせする機会があり，来年以降にCaltechを訪問し，共同研究を行うことで調整に入ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は，解析解が単純な aging-law に絞って，解析解とシミュレーションによる数値実験の結果を定量的に比較した内容を論文にまとめることを第一目標とする．
Nagata-law については，数式展開の際に用いた近似条件が成り立つのかを再検討した上で，定量的な比較の議論に持ち込むことにする．数式展開が難しい場合，カリフォルニア工科大学のAmpuero教授らとの議論を通じた検討も行う．
応力擾乱の影響については，前年度に示した釜石沖の活動の揺らぎについて，応力降下量を使って局所的な加速を定量的に説明出来るかどうかを検討する他，内陸の地震についても陸域観測データに基づいた適用を試みる．
これらの結果について，EPS特集号をはじめとする論文による公表を行うと共に，観測データに適用できるように，米国地球物理学連合 (AGU) や，飛騨高山で開催予定の地殻ダイナミクス国際シンポジウムなどの場を通じて議論も進めていく．
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