計画研究
海溝型巨大地震の準備・発生過程のうち、研究実施計画に挙げた3項目、(A)沈み込み帯浅部の付加体形成と低速変形、(B)地震の動的破壊伝播とプレート境界面形状、(C)地震準備過程を含む地震サイクル、それぞれついて必要な計算コードの作成や計算環境の整備、試験的計算などを行った。具体的な成果は以下の通り。(A)付加体形成過程の2次元数値実験により、複数の平行なデコルマが形成され、それらがどちらも間欠的に活動し続けることを示した。南海トラフでスロースリップの遠地地震波による動的誘発現象を発見し、繰り返し周期や潮汐加重との関係を解析した。世界の深部テクトニック微動の活動推定を行い、南海沈み込み帯の微動との比較を行った。(B)媒質境界と相互作用する動的破壊の新しい計算法XBIEMの開発を行いモードIII型平面亀裂問題に対して均質媒質中、および、二層媒質境界上で応力および滑りが正しく計算できることを検証した。動的地震破壊過程における損傷(微小亀裂)生成の効果の重要性を、損傷テンソルという観点から明らかにした。東北地方太平洋沖地震について、経験的グリーン関数法による本震のすべりモデル推定、エネルギー放出量推定、前震本震系列の移動に関する観測データ解析、海中音波を用いた簡易測量データの分析と地海溝近傍の地震時すべり量(最大80m)の推定などの研究を行った。(C)西南日本において、2次元熱対流モデルにプレート間の摩擦熱、地表の削剥を追加したモデルを構築して数値シミュレーションを行い、観測された地殻熱流量と調和的な結果を得た。東北地方太平洋沖地震の発生サイクルモデルを高速で著しい弱化を示す摩擦法則を用いて構築し、数10年間隔で発生するMw7。5クラスの地震とおよそ1000年間隔で発生するM9クラスの地震を再現した。長期海底地震計の観測データに、周辺の陸域観測データを加えてトモグラフィー解析を行い、南海トラフ軸周辺から陸域下までの3次元地震波速度構造モデルと震源分布を求めた。
1: 当初の計画以上に進展している
東北地方太平洋沖地震は国家的大災害を引き起こしたが、地球科学的には人類史上史上希に見る大量の高品質データが得られたという一面がある。本研究では当初想定していなかった事態であるが、従来の研究対象である南海沈み込み帯に東北の沈み込み帯も加えて研究するという体制を取ったことにより、多くの注目すべき成果が得られた。
当初の予定通り研究計画後半へ向け、動的破壊過程と地震サイクルを中心としたモデルの総合化を進める。東北地方太平洋沖地震の分析は当初計画にはなかったが、現在は重要な研究対象である。動的破壊過程については媒質境界、自由表面、ダメージ、階層性不均質をと入り入れた動的破壊過程計算を進めると共に、データの分析によってこれらのパラメターの拘束条件を求める。地震サイクルについては温度構造や地殻構造の知見をとりいれた具体的なモデル化を目指す。また諸外国、特にニュージーランドや中南米の沈み込み帯との比較を通して南海沈み込み帯の特徴を抽出する。
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