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

球体地球モデルを用いた粘弾性変形の理論計算手法の構築・改良を行っている.これまでの研究で取り入れられてこなかった自己重力,地殻・マントルの圧縮性,3次元不均質構造を扱える手法を開発した.開発したモデルを2004年スマトラ島沖地震に適用し,GRACE衛星重力データが主に粘弾性変形によって説明できることを示した.島弧等の陸上のGNSS観測点が少ない場合に本手法は有効である.また,球対称モデルの粘弾性変形について,地球内部の体積歪分布や応力分布を高精度に計算する手法を開発した.本手法は巨大地震後の広域地震活動が長期的にどのように変化していくか解明するのに役立つ.

(b) スロー地震に関する研究

潮汐や黒潮の変動に関係する海洋荷重の変動により,南海トラフの微動や東海地方の浅部のバックグラウンドの地震活動の変化を生じさせている可能性を示した.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.東京湾北東部のGNSSデータの解析から,房総半島沖とは異なる長期的スロースリップが生じていることを発見した(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,昨年度製作した回転式プレスに取り付ける熱水圧力容器を設計し,製作発注を行った.

いっぽう,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(SSE)を産み出しうることを二次元弾性体中で行ったシミュレーショで示してきた.このシミュレーションでは,地震が約100年に一度,大きなSSEが100年に3度程度おこるが,地震の4割がSSEの最中に,別の4割が,SSEの収束から3日以内に起きるという結果となり,あわせて地震の8割が,大きな(深部延長での1-2m程度の滑り)SSEによってトリガされていた.本年度は,このトリガ現象を,遅れ破壊現象として理解することを企て,一自由度摩擦系の数値実験を行った.遅れ破壊で一般に期待されるように,地震の発生がSSEの後の期間に集中する傾向はみられたが,その程度は,連続体でのシミュレーションでみられたよりも二桁ほど弱いものであった.