小さな地震と大地震サイクル

小さな地震と大地震サイクル
けんぎ案2.(3)(3‐1) 地震発生先行過程 ア. 観測データによる先行現象の評価 イ.先行現象の発生機構の解明 堀高峰・JAMSTEC 中谷正生・東大震研
なぜ「先行過程」研究が必要か？ 先行過程の研究
サイクル後半以降の境界面以外の状態変化（場の変化）
を示す観測量の特定とその物理モデルの構築
• 地殻応力状態推定にもとづく地震発生予測
– プレート境界地震だけが対象
– プレート境界面での固着・すべりの現在の状態や履歴を
もとにして面に働く応力と面の強度を推定
• 予測シミュレーションの発生時期予測能力
– 大地震発生サイクルの後半∼最終段階にかけて、固着・
すべりの状態が変化する（一種の先行現象がある）場合
のみ、発生時期の高い予測能力
– 境界面で起こること以外の観測データを、予測能力向上
に役立てる枠組みが今のモデルにはない
先行過程の研究：発生時期の予測能力向上にとって不可欠
プレート境界地震だけでなく内陸地震も研究対象
地震活動が大地震サイクルと関連するなんてことがありうるのか?
(off‐fault)余震やダム誘発地震、あるいはマグマ流入による山体膨張にともなう地
震といったものが、そのときの地殻応力レベルにかかわらず、大量におこることから
みると、小地震をおこす地殻応力(及び強度)レベルというものは、大地震断層の破
壊強度とは関係がなく広範囲に一様分布しており[Dieteirch 1994]、したがって、地
震活動が大地震サイクルのステージを反映しなければならない明白な理由はない。
余震やダム、マグマ誘発地震の観察から示唆される「小地震断層の破壊強度(や載荷応力)は
広く範囲に一様分布していて。。。」という考え[Dieterich 1994]では,それらは大地震断層の強
度と関係しているわけではないから、本当の「前兆」は説明できない。
seismicity 本震断層端外部の応力
増加による余震
定率応力増加での活動レベル
大地震断層の強度
隣接セグメント大地震に
よる応力増加
episodic slow slip による応力増加
しまもようは小地震断層の破壊強度
時間
しかし、現実には本当に前兆とおもわ
れる活動がしばしばみられる。
• なにか特別な仕掛けがあるはずで、それを
個々のケースにたいして推測・検証する。
もっとも理解しやすい例： 狭義の前震 (本震の一部) a
1946 1923 2006 1946 b
公開拒否
Inter-seismic
b
[Ishibe and Nakatani, work in progress]
a
Lapse .me / 90.1 yrs
post-seismic
pre-seismic
ところで、圧倒的大多数の小地震は、大地震断層上のすべりではない。 アプローチ1：大地震断層上のすべりである、もしくは、その極近傍 でおこる少数の小地震にだけ着目する。大地震の核をみるということ。 ー先の南海のようなケースでは核の小ささは障害にならない。巨大 アスペリティーの破壊は途中でとまったりしないから。 大地震前にプレート境界の地震活動が潮汐と同期強まる?
( A ) 東アリューシャン(カップリング0.8) 大竹・鶴岡(1995) Copyright
大竹・鶴岡(1995) ( B)南トンガ (カップリング0.2) Tanaka et al. (2002) Copyright
Tanaka et al. (2002) この程度のふしぎさなら、大地震の核周辺の応力増加で解釈できるかもしれない。
California China
[Yin et al., 2006] Copyright
数千年の繰り返し周期をもつ大地震の数年前!
圧倒的大多数をしめる大地震断層外の
地震活動も大地震前だけ潮汐の影響を
うける?
[Yin et al., 2006] Copyright
[Yin et al., 2006] 大地震ラプチャより広範囲での変化
地震活動自体にも、同様の時空間スケールで変化が?
Accelerated moment release (increase of so so large EQs) [Bowman et al., 1998; Zoller et al., 2001] Copyright
op.mal search radius >> rupture Increased correla.on length 1000 km
Copyright
Copyright
10 km
5
7
mainschock magnitude
数千年の最後の数年だから、応力が強度ぎりぎりまで
近付いて...という話ではないだろう。
本震ラプチャより広い範囲での現象だから震源核 がらみでもないだろう。
周辺岩盤の応力伝達性能があがると大地震になる? (何かが均質化?)
• 吉岡、阪口砂山光弾性実験 [work in progress]
砂つぶ20個入力前後での応力増加
公開拒否
あぶなくないときの応力増加量分布
あぶないときの応力増加量分布
つまり、応力が一杯になったのではなくて、こわれはじめたらとまりにくい状態ができた?
再検測でカタログを均質化してもみえた、 1998から2003年とかちおき地震直前のプレート内地震の静穏化
[Katsumata, 1994]
Copyright
砂山実験からの示唆ー応力がせまい範囲で急増加できなくなったからか?
地殻ボリューム中にある無数の小さな傷がすべるのが圧倒的大多数の小地震。  くりかえし滑るのは確かだが、どうやって載荷されるのかすらわからない。(cf.大地震
断層は、深部に自前のエンジンをもっている。)  滑ったむきからの情報 ー 応力インバージョン  地震数から何の情報がえられるか? ー 「先行現象」的なものは「応力増加」のせい
ではない。  地殻ボリュームは粒状ぐさぐさ体? 時間変化する非線形な応力媒質とみるべきス
ケールがあって、それが(巨大ではない)大地震のスケールとかぶる? 地震活動の物理解釈戦略
• カップリングの高い超巨大地震 ： 「中途半端にこわれない」というのが本当なら、プレート境界の地震活動(ほとんどない)だけみ
ておくべし。おこったら、前震(か本震)。 • 中途半端カップリングの沈み込み巨大地震： 中途半端にこわれることも多い?ー検証 潮汐相関が強くなったら危いー震源核による応力場で解釈をこころみる。 • たいしたことのない大地震でもおこる、広域ボリュームにわたる地震活動変化： 場の均質化という仮説ー時空間パタンの詳細解析、 とまりにくくなるという仮説ー平時に中途半端にこわれている地震があるかを検証。 いずれも、震源位置、断層面解の良質なデータが鍵。
地震数のもつ意味を解釈できるように、載荷メカニズムを含めた小地震の 発生モデルを提案する 予測シミュレーションモデルの応力・状態軌道アップデートデータ。