3.10.2 地震発生のシミュレーション

ほぼ同じ場所で繰り返し発生する地震の,規模や発生間隔の規則性を理解することは,地震発生の予測のためには重要である.ほとんど同じ規模の地震が同じ場所で繰り返す場合も,繰り返し間隔は必ずしも一定にはならない.この原因として,別のアスペリティとの相互作用の効果を含む,応力のゆらぎが考えられる.ここでは,他のアスペリティとの相互作用がない孤立したアスペリティに一定速度でせん断応力をかけたときの地震サイクルのシミュレーションを行い,繰り返す地震の規模や発生間隔のゆらぎを調べた.平面断層上に速度・状態依存摩擦則に従う摩擦がはたらいているとして,円形領域内では速度弱化の摩擦特性で(アスペリティ),その外側では速度強化の摩擦特性を仮定する.アスペリティでは繰り返しエピソディックなすべりが,周囲では安定すべりが発生する.特徴的すべり量Lを変えてシミュレーションを行い得られたモーメント解放率の時間変化を図3.10.1に示す. 周期的に地震が発生する場合もあるが,倍周期的なすべりイベントの発生や,非周期的なすべり挙動も観測される.図3.10.2に地震発生間隔の反復写像を示す.i番目のサイクルの時間間隔Tiと(i+1)番目のサイクルの時間間隔T(i+1)の関係は単純な曲線で表現でき,決定論的カオスを示す力学系の特徴をもつことがわかる.以上のことから,摩擦特性の空間分布が単純で,複数アスペリティの相互作用がない場合でも,すべり挙動の時間変化は複雑になる可能性があることがわかる.