[S-CG44] Science of slow-to-fast earthquakes

[SCG44-P06] 南海トラフ沈み込みプレート境界のラフネス解析

*福別府 渉¹ (1.高知大学)

近年、沈み込みプレート境界面でプレート収束運動より速く、通常地震より著しく遅いすべりである「スロー地震」という現象が発見され、世界中で通常地震との関係性について追求されている(Obara and Kato., 2016)。このことから、沈み込みプレート境界面では、通常地震と「スロー地震」のように、すべり速度に多様性があることが明らかとなった。先行研究では、この多様性を生むモデルとして、物性分布の空間スケールが階層的であることを原因とする提案が出されたが(Ide et al., 2014)、これはあくまで概念的であり、その物性分布そのものの要因については様々な議論がある。
　そこで、本研究では、東西約11㎞、南北約26㎞を範囲とした南海トラフ紀伊半島沖三次元地震波反射断面による実際の沈み込みプレート境界を対象とし、天然における地形という要素の不均質分布をラフネス解析で階層的に明らかにした上で、概念的モデルを検証する。具体的には、天然のデコルマ地形のラフネス解析により得られた地形の振幅分布を図示し、セグメント長さの違いによる異なるスケールにおける高振幅領域の階層的な分布を検討した。
　本研究では、セグメント長さを変えながら地形波形のフーリエ変換で得た波長とPSD間の両対数グラフを用いてラフネス解析を行い、右肩上がりの直線関係を持っていることが確認できた。このことから、波長と振幅には冪乗の関係が成立していると言える。小さいセグメント長さでは、振幅の変化を空間的に細かくとらえており、面積の小さいパッチ状のものが所々で確認できた。また、大きいセグメント長さでは、高い振幅の領域が比較的広範囲に分布する。
　様々な検証によってこのセグメント長さに応じたパッチのサイズ変化は天然の特性であると考えられる。これは、セグメント長さが大きいことによって、振幅の数値を平均する範囲が広くなるため、波の中でも比較的大きな範囲で見た波長をとらえることができたと推定した。これを踏まえると、セグメント長さが小さくなるにしたがって、振幅の変化を細かくとらえていることが確認できたことも、振幅の数値を平均する範囲が狭いため、微小な波長や、細かい振幅の変化もとらえることができたと考えられる。以上のことから、セグメント長さの変化に応じて、地形の効果として高い振幅領域の階層的な分布が見られたと言える。
　Candela et al. (2011)では、天然の断層面の粗さ解析によって、波長とPSD間のグラフにおいて、右肩上がりの直線関係が得られた。つまり、この傾きを表す指標(ハースト指数)が一定であると確認できた。このことから、波長が大きくなると振幅も大きくなることが推定できる。
　またこの波長から、応力降下との関係を導くことで、破壊領域のサイズによる応力降下の変動性が考えられる。具体的には、断層面上の地形に応じた初期せん断応力の分布において、ある振幅のしきい値で切ったときの高振幅領域の面積を破壊領域とすると、破壊領域が大きくなるほど、応力降下が小さくなっていくことが考えられる。先に述べた通り、本研究では、セグメント長さの変化に応じて、地形の効果として高い振幅領域の階層的な分布が見られた。Candela et al. (2011)に基づくと、本研究の結果は、応力降下の観点からも階層的なモデルであると言えるかもしれない。しかし、Candela et al. (2011)の結果が正しいとすると、破壊領域と応力降下の関係性は、破壊領域の面積が小さくなるほど、応力降下が大きくなるということになる。これは、地震学的なイメージとは異なる。
　今後の展望として、スリップテンデンシーやダイレーションテンデンシーなどの様々な要素でラフネス解析を行い、地形のラフネスマップと対比させていきたい。