測地データと物理モデルを融合した断層摩擦特性の推定手法の構築

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03776
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 福田 淳一 東京大学, 地震研究所, 助教 (70569714)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 余効変動 / 余効すべり / 粘弾性緩和 / インバージョン

研究実績の概要

測地学的に観測される余効変動は主に断層における余効すべりとマントルの粘弾性応力緩和の寄与の和であると考えられる。従って、余効すべりに基づき断層摩擦特性を推定するためには、これらの2つの変形過程の観測された余効変動に対する寄与を分離することが必要である。しかし、分離は難しいことが過去の余効変動のモデリング研究から良く知られている。本研究では、2つの変形過程の寄与を客観的に分離するために、地震時のすべり、余効すべり、粘弾性緩和の間の力学的な相互作用を考慮した物理モデルを構築し、このモデルのパラメータを測地データから推定するインバージョン手法の開発を行ってきた。モデルでは、余効すべりは速度強化の摩擦構成則、粘弾性緩和はバーガースレオロジー従い、両者は地震時の応力変化によって駆動され、力学的に相互作用すると仮定している。インバージョン手法では、(1) 地震時の応力変化を決める地震時すべり分布、(2) 余効すべりの時間発展をコントロールする断層の摩擦パラメータ、(3) 粘弾性緩和の時間発展をコントロールするマントルの粘性率についてのパラメータの事後確率分布を同時推定する。これらのモデル・インバージョン手法を用いることにより、地震時の地殻変動及び余効変動の観測データを用いて、余効変動に対する余効すべりと粘弾性緩和の寄与を客観的に推定することが可能になる。さらに、インバージョンではパラメータの事後確率分布を推定するため、2つの変形過程の寄与の不確実性が得られる。2020年度は前年度に引き続き、これらのモデル・インバージョン手法を2011年東北沖地震の地震後7年間の余効変動に適用し、2つの変形過程の余効変動への寄与を明らかにした。その結果、支配的な変形過程は変位成分（水平または鉛直変位）や場所によって異なることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2020年度は、余効変動の物理モデルのパラメータ推定手法を実際の測地データへ適用する研究をほぼ終えることができた。進捗はほぼ予定通りであるため、本研究課題は研究目的に沿っておおむね順調に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

今後は、断層の固着・すべりと粘弾性緩和の相互作用を考慮した地震間地殻変動のモデルや摩擦構成則に基づくスロースリップイベントのモデルを構築し、これらのモデルに対して本研究課題でこれまでに開発したインバージョン手法を適用し、モデルのパラメータ推定を行う。また、パラメータ推定の精度の向上や計算コストの軽減を図るため、インバージョン手法の改良を行う。

次年度使用額が生じた理由

海外の研究者との共同研究のため、海外出張（アメリカ）を予定していたが、新型コロナウイルスの感染拡大により、2021年度に延期した。また、アメリカで開催される国際学会で研究成果を発表するために海外出張を予定していたが、学会がオンラインでの開催に変更されたため、海外出張を中止した。これまでの成果をまとめた論文の英文校正費用、この論文の印刷費、2021年度の研究に使用するスーパーコンピュータの使用料、延期した海外出張の旅費として使用する予定である。