3.2.4 観測や室内実験と理論を結びつける研究

(a) 地球のグローバルな変形・重力変動の理論の高度化

球対称な粘弾性体地球モデルについて,コサイスミックな地球内部変形の理論的な定式化を行い,点震源が励起するグリーン関数の計算を完成させた.他のこれまでの研究では,非圧縮性を仮定したり,自己重力を無視したりなど不十分な仮定にもとづいて定式化されていたが,本研究によりこれらの仮定を外した一般的な取り扱いが可能となった.

この理論を用いて,地表のみならず,地球「内部」の体積歪分布や,応力分布の計算が可能となる.また,3次元的な粘性構造を考慮した球体モデルにおいて,粘弾性緩和によるポストサイスミックな重力場変化を正確に見積もる手法を開発した.曲率,自己重力,圧縮性の3者を支配方程式に沿って厳密に取り入れたものは初めてである.このモデルを2004年スマトラ島沖地震に適用し,GRACE衛星重力データを余効すべりと粘弾性緩和の重ね合わせによって説明できることを示した.現在,地震研究所のWEB上でこの計算を行うソフトウェアの開発を進めている.

(b) 微動・スロースリップイベントのトリガリングの研究

南海トラフの微動の発生頻度が18.6年周期で変動することを潮汐トリガリングにより定量的に説明できることを世界で初めて示した.同様のメカニズムを用いて,東海地方の浅い地震の活動が黒潮の変動と同期していることを説明した.また,潮汐応力が大きい時期には小さい地震が大きい地震へ成長する確率が高くなり,結果的に巨大地震が潮汐によりトリガリングされる確率が大きくなることを統計的に示した.(観測開発基盤センター 「スロー地震学」プロジェクトを参照)

(c) 断層深部の摩擦挙動を調べる室内実験とシミュレーション

ゆっくり滑りや深部低周波微動,さらには,内陸断層のローディングを担う断層の下部延長のマイロナイト帯など,脆性—延性遷移領域での断層物質の摩擦挙動を調べるため,高圧熱水下で大変位の剪断実験ができる試験機の開発を東大理学部と共同して行っている.今年度は,圧力容器以外の回転式プレス部を製作した.また,数理部門,及び産総研と連携して,熱水環境下の実験でみられる長い特性時間をもつ強度回復プロセスが,地震発生域の深部延長での大きなゆっくり滑りイベントを産み出しうることを示し,その発生タイミングと地震との関係を調べた.