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2021 年度 実施状況報告書

小地震の破壊過程を用いた断層状態の情報抽出に基づく地震発生機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K14569
研究機関東北大学

研究代表者

吉田 圭佑  東北大学, 理学研究科, 助教 (20743686)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード地震発生機構 / 破壊伝播指向性 / 震源過程 / 地震波放射エネルギー / 破壊の複雑性 / 応力降下量
研究実績の概要

今年度は、
(1) 日本海溝沿いに展開された海域観測網を活用して、2016-2020年の間に発生した Mw3.5-5の東北沖プレート境界地震に対して、様々な観測点でのみかけの震源時間関数 (apparent source time function)を推定した。それらのみかけ震源時間関数の方向依存性に基づき、破壊伝播方向を系統的に推定した。解析機関である 2016年以降に発生したプレート境界地震の破壊が深部側から浅部側に伝播する特徴を持つことを見出した。
(2) 流体移動が生じた際の破壊伝播方向の傾向を数値シミュレーションにより調べた。その結果から、破壊伝播方向から、地震の臨界核サイズの情報が得られる可能性を示した。
(3) 2021年3月20日および 5月 1日に発生した Mw7.0と Mw6.7のプレート境界型地震の破壊過程、放射エネルギーを推定した。宮城沖のプレート境界で網羅的に繰り返し地震を検出することにより、この地域で東北沖地震の余効すべりが継続しており、地震発生に大きな影響を与えていることを見出した。2021年3月20日の地震の破壊が、平時には地震破壊を生じさせない摩擦特性を持つ領域から開始した可能性を示した。
(4) 内陸域で発生した地震の震源時間関数を精査し、放射エネルギー・破壊の複雑性を系統的に調べた。既存の観測網で、Mw>2の地震の破壊の特徴を従来よりも遥かに詳細に抽出できることを明らかにした。単純な破壊過程が仮定されることが多い小地震についても、各々の空間スケールでは、大地震と同等の複雑性を示す結果が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

プレート境界と内陸地震の震源時間関数を網羅的に推定することに成功した。日本列島の観測網で Mw>2の地震の破壊過程の詳細を捉えられることを明らかにすることができた。特に、これまで考慮されてこなかった破壊の複雑性についても定量的に評価することもできるようになった。当初想定していなかった AIの使用によって、推定結果の信頼性の評価も行えるようになった。
解析に基本的な計算も基本的には完了し、当初の計画以上に進展している。

今後の研究の推進方策

スラブ内地震についても震源時間関数を推定し、内陸地震、プレート境界地震、繰り返し地震等との破壊過程の共通点と差異を明らかにする。特に地震発生場の状態 (応力・強度・間隙水圧状態)との関係に注目して調べる。高周波エネルギー放射と破壊の複雑性の関係性、および、地震発生場 (地震発生テクトニクス)との関係を系統的に調べる。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナ感染万円により出張が行えなかったため。
2022年度の米国学会の参加時に使用予定。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] California Institute of Technology(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      California Institute of Technology
  • [雑誌論文] Prevalence of updip rupture propagation in interplate earthquakes along the Japan trench2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Keisuke、Uchida Naoki、Kubo Hisahiko、Takagi Ryota、Xu Shiqing
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 578 ページ: 117306~117306

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2021.117306

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Backward earthquake ruptures far ahead of fluid invasion: Insights from dynamic earthquake-sequence simulations2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Keisuke、Noda Hiroyuki、Nakatani Masao、Shibazaki Bunichiro
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 816 ページ: 229038~229038

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2021.229038

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improving the Constraint on the Mw7.1 2016 Off‐Fukushima Shallow Normal‐Faulting Earthquake With the High Azimuthal Coverage Tsunami Data From the S‐Net Wide and Dense Network: Implication for the Stress Regime in the Tohoku Overriding Plate2021

    • 著者名/発表者名
      Kubota Tatsuya、Kubo Hisahiko、Yoshida Keisuke、Chikasada Naotaka Y.、Suzuki Wataru、Nakamura Takeshi、Tsushima Hiroaki
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 126 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2021JB022223

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seismic evidence of fluid migration in northeastern Japan after the 2011 Tohoku-Oki earthquake2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Qing-Yu、Campillo Michel、Brenguier Florent、Lecointre Albanne、Takeda Tetsuya、Yoshida Keisuke
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 563 ページ: 116894~116894

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2021.116894

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Studies about the Impacts of Upward Fluid Migration on the Earthquake Occurrence: Constrains from Seismicity Triggered by the 2011 Tohoku-Oki Earthquake2021

    • 著者名/発表者名
      YOSHIDA Keisuke
    • 雑誌名

      Zisin (Journal of the Seismological Society of Japan. 2nd ser.)

      巻: 74 ページ: 95~116

    • DOI

      10.4294/zisin.2020-20

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fault‐Valve Behavior Estimated From Intensive Foreshocks and Aftershocks of the 2017 M 5.3 Kagoshima Bay Earthquake Sequence, Kyushu, Southern Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Yoshiaki、Yoshida Keisuke、Matsuzawa Toru、Hasegawa Akira
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 126 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2020JB020278

    • 査読あり
  • [学会発表] 東日本沖合で発生した小中地震の破壊伝播指向性と断層構造:陸上観測データに基づく 2003-2021年の期間の推定2021

    • 著者名/発表者名
      吉田圭佑
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会 2021年5月
  • [学会発表] Low-frequency earthquakes in close vicinity of repeating earthquakes in the brittle upper crust of Hakodate, Hokkaido, northern Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Yoshida, Akira Hasegawa, Shinako Noguchi, Keiji Kasahara
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 吉田 圭佑, 内田 直希, 久保 久彦, 高木 涼太, Xu Shiqin2021

    • 著者名/発表者名
      Prevailing updip ruptures in small interplate earthquakes along the Japan Trench revealed from land-based;offshore observations
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [学会発表] 吉田 圭佑, 松澤 暢, 内田 直希2021

    • 著者名/発表者名
      Initiation of the M~9 earthquake cycle: the 2021 Miyagi-Oki Mw7.0 earthquake at the deep seismic/aseismic transition
    • 学会等名
      日本地震学会2010年秋季大会
  • [学会発表] Radiated energy and source complexity of small earthquakes estimated from a large source time function data base in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      吉田 圭佑, 金森 博雄
    • 学会等名
      日本地震学会2021年秋季大会

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公開日: 2022-12-28  

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