[S-SS07] 地震発生の物理・断層のレオロジー

[SSS07-P15] 日本海溝沿いの浅部プレート境界で発生する津波地震の連動性について

*中田 令子¹、日野 亮太¹ (1.東北大学大学院理学研究科)

2011年東北地方太平洋沖地震（Mw9.0　以下、東北沖地震）の海溝近傍の大きなすべりの範囲については、地震時および地震後の海底地殻変動観測の結果からは日本海溝中部に限定されていたと推定されている一方 [e.g., Iinuma et al., 2012; Tomita et al., 2020]、 津波の解析からは1869年明治三陸沖地震（Mw8.0　以下、三陸沖地震）の震源域にまで及んでいたと推定されている [e.g., Satake et al., 2013]。これら２つの地震は、ともに大きな津波を引き起こしたことで知られている。本研究では、東北沖地震でのすべりは三陸沖地震の震源域にまで及ばなかったとの前提に立ち、これら２つの地震の海溝近傍での破壊域の連動性について、地震発生サイクルシミュレーションをもとに検討を行った。２つの破壊域の境界部のプレート境界面では、地震時の高速なすべりを促進するスメクタイトに富む粘土層が欠落していることが指摘されており[Fujie et al., 2020]、こうした構造不均質が２つの海溝沿いの地震性すべりである「津波地震」の破壊域の広がりを制御している可能性がある。
　ここでは、プレート境界で発生する地震の繰り返しをプレート相対運動からのずれの蓄積と解放過程としてモデル化し[Rice, 1993]、プレートの相対運動に起因するすべりによって生じる準動的近似でのせん断応力変化と、強度の変化に伴うすべりの時空間変化を、時間刻み幅可変のRunge-Kutta法で時間積分の計算をしている。プレート境界面の摩擦は、すべり速度・状態依存摩擦則 [Dieterich, 1979; Nakatani, 2001]に従うと仮定し、強度の時間発展則には、slowness (aging) law [Dieterich, 1979; Ruina, 1983]を用いた。プレート境界面は、海域における構造探査に基づく3次元形状 [Baba et al., 2006]の、深さ範囲70 km・走向方向604 kmにわたる日本海溝沿いの広域エリアを1, 3, 9 km幅の169,143要素に離散化したものを用いる。
　我々の先行研究と同様に、地震発生帯全域でA-B＜０を仮定したうえで三陸沖地震震源域の不安定性を周囲よりも強くすると、東北沖地震と三陸沖地震の震源域を合わせた領域でM>9の巨大地震が発生し、M8三陸沖地震は発生しなかった。一方、スメクタイトに富む粘土層が欠落している北部の海溝近傍でA-B>0を仮定した結果、中部でM~9地震が発生した数年後に北部でM8地震が起きる場合や、M8およびM9地震が数百年間隔で別々に発生する場合が見られた。北部でのM8地震と中部でのM9地震の共存には、どのようなモデルが適切であるか、既知の構造不均質をもとに検討しているところである。

謝辞：本研究の一部は、JSPS科研費Grant Number JP19H05596、JP19H00708、JP26000002の助成を受けて実施されたものです。本研究のシミュレーション結果は、東北大学サイバーサイエンスセンターの大規模科学計算システムおよび海洋研究開発機構の地球シミュレータを利用して得られたものです。