繰り返し地震データから推定するプレート間カップリングの決定要因

2011 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23740328
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 内田 直希 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80374908)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2014-03-31
• キーワード: プレート境界地震 / 繰り返し地震 / アスペリティ / 非地震性すべり / 応力降下量

研究概要

平成23年度は波形の相関を用いた中規模繰り返し地震の抽出方法の開発とその適用を行った。過去の研究により地震間の距離とすべり域が精度よく分かっている釜石沖地震を用い，コーナー周波数付近のコヒーレンス値を用いる方法により中規模の繰り返し地震がうまく選別できることを確認した．具体的には，2つの地震のうちマグニチュードが小さい地震のコーナー周波数の1/2から2倍の範囲で40秒間の波形についてコヒーレンスを計算し，その値が0.8以上のものを繰り返し地震とみなせることが分かった．研究対象領域においては，2011年東北地方太平洋沖地震が発生したが，この方法を用いてこの地震前後の約25年間について解析を行った．大きな地震が多発し，小地震の解析が難しい東北地方太平洋沖地震後の期間については，この手法が特に有効であった．中規模繰り返し地震は，小規模の繰り返し地震と同様に，過去のM7クラスの地震や東北地方太平洋沖地震の大すべり領域には少ないことが分かった．また，得られた地震後のプレート境界での準静的すべりの履歴は，地震時すべり域に近い領域で急激なすべり増加および少し離れた領域で遅れたすべり増加を示すことがわかった．このうち陸域に近いプレート境界でのすべりは，陸上のGPS観測点で得られた変位とよく似た時間的推移をしている．これらの繰り返し地震から得られたすべりの推移は，実際のプレート境界の摩擦特性や準静的すべりによるすべり欠損の解放過程を知る上で重要なデータと考えられる．このように中規模繰り返し地震の抽出に一定のめどがついたため，今後プレート間カップリングの決定要因の研究のほかさまざまな研究の基礎とすることができると考えられる．

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

年度当初は東日本大震災による大学・地震観測施設の被災によりその復旧に多くの時間を必要とし，研究が軌道に乗るまでに数ヶ月を要した．その後計算機の購入，および解析への着手をおこない，年度末には２３年度の目標である波形の相関を用いた中規模繰り返し地震の抽出方法について実際にうまく適用できることが確認された．2011年東北地方太平洋沖地震の発生により，繰り返し地震によるプレート間カップリングの推定の研究上の新たな展開も見えた．これについて，Earth Planets Space誌に投稿し出版された（Uchida, N., and T. Matsuzawa, Coupling coefficient, hierarchical structure, and earthquake cycle for the source area of the 2011 Tohoku earthquake inferred from small repeating earthquake data, Earth Planets Space, 63 (No. 7), 675-679, doi:10.5047/eps.2011.07.006, 2011）

今後の研究の推進方策

これまでに中規模繰り返し地震の抽出に成功したので，これと小規模の繰り返し地震を用いて，応力降下量や積算すべりについてプレート間のカップリングの空間変化と対応した変化を抽出する．特に，東北地方太平洋沖では，2011年東北地方太平洋沖地震が発生し，この領域において発生しうるすべての規模の地震が観測データの得られる数十年の間に発生したと考えられる．また，それのすべり量も詳細に推定されているため，リファレンスとなる実際のプレート間固着について，これまでとは比較にならない精度がよいデータが得られるようになった．これを有効活用し，固着の不均質性とその原因についての考察を行う．中小繰り返し地震から推定されるプレート境界すべりについても，2011年東北地方太平洋沖地震前後の周囲でのすべりの時空間変化を詳細に調べる．新たに発生した地震について，繰り返し地震の抽出を進め，研究の基礎となるデータの取得にもつとめる．

次年度の研究費の使用計画

新たなデータの解析のためのハードディスク（消耗品）の購入を行う．計算機については23年度に購入したのでそれを活用する．国内外の学会での発表・研究打ち合わせのために旅費を用いる．これらの学会や研究打ち合わせによる国内外の研究者との議論を通じ,研究の質をより高いものにしていく．なお，「次年度使用額」が生じた理由は，東北日本大震災により，旅費および消耗品の使用が少なかったためである．

研究成果

• [雑誌論文] Statistical forecasts and tests for small interplate repeating earthquakes along the Japan Trench (2012)
  • 著者名/発表者名: Okada, M., N. Uchida, and S. Aoki
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 64 ページ: 703-715
  • DOI: 10.5047/eps.2011.02.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] The time- and slip-predictable models cannot be dependably used to predict earthquake behavior 1: Repeating earthquakes (2012)
  • 著者名/発表者名: Rubinstein, J. L., W. L. Ellsworth, K. H. Chen, and N. Uchida
  • 雑誌名: J. Geophys. Res 巻: 117 ページ: B02306
  • DOI: 10.1029/2011JB008724
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupling coefficient, hierarchical structure, and earthquake cycle for the source area of the 2011 Tohoku earthquake inferred from small repeating earthquake data (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchida, N., and T. Matsuzawa
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 63 (No.7) ページ: 675-679
  • DOI: 10.5047/eps.2011.07.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Similarities and Differences in the Rupture Process of the M~4.8 Repeating-Earthquake Sequence off Kamaishi, Northeast Japan: Comparison between the 2001 and 2008 Events (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimamura, K., T. Matsuzawa, T. Okada, N. Uchida, T. Kono, and A. Hasegawa
  • 雑誌名: Bull. Seismol. Soc. Am. 巻: 101(5) ページ: 2355-2368
  • 査読あり
• [学会発表] Quasi-static Slip Before and After the 2011 Tohoku Earthquake Estimated from Small Repeating Earthquakes (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchida, N., and T. Matsuzawa
  • 学会等名: AGU 2011 Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, United States of America
  • 年月日: December 5-9, 2011
• [学会発表] 繰り返し地震データから推定した2011年東北地方太平洋沖地震前後の準静的すべり (2011)
  • 著者名/発表者名: 内田直希・松澤暢
  • 学会等名: 日本地震学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター・グランシップ
  • 年月日: 2011年10月12-15日
• [学会発表] コーダスペクトル比法により推定した東北日本沈み込み帯のプレート境界地震の応力降下量 (2011)
  • 著者名/発表者名: 内田直希・松澤暢
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 千葉, 幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-22