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我が国は地震国であり、しばしば大きな地震に見舞われる。地震は、第1義的には、地殻の弱面である断層がプレートの運動により駆動されることで急激に滑る「固着-滑り(stick-slip)不安定性」であり、そのダイナミックスは、摩擦の物理法則-摩擦構成則-によって支配されている。地震が本質的に駆動系の示す動的不安定現象であることから、統計物理学・物性物理学的なアプローチも相補的に極めて有効なものになり得る。本研究では、滑り速度-状態依存摩擦則をバネ-ブロックモデルと組み合わせたBurridge-Knopoff(BK)モデルに対し、大規模数値シミュレーションを行うことにより、地震の統計的諸性質や先行現象を、その構成則パラメータ依存性に着目して解析・探査した。特に、地震先行現象としての破壊核形成過程について、地震予知への可能性も念頭に置きつつ、集中的な研究を行った。その結果、摩擦不安定性が強い領域では、ゆっくりした準静的な初期フェーズを伴わずに、いきなり不可逆的な破壊に至るのに対し、摩擦不安定性が弱い領域では、ゆっくりした準静的な初期フェーズが本震の前段階で実現されることを見出した。その2つの異なった振る舞いを分ける摩擦パラメータに関する条件も明らかにした他、破壊核が不安的化し本震に至る際の臨界サイズの表式を得ることにも成功した。また、臨界破壊核近傍の滑り速度を解析し、クリープ領域との境界近傍を除けば、プレートの駆動速度程度の非常に遅い速度になることを見出した。これは臨界破壊核の検出に対しては、残念ながら悲観的な結果となった。
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