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[U15-P17] 石川県能登地方の群発地震と潮汐との関係：2023年～2024年1月1日M7.6
キーワード：潮汐、能登半島、群発地震
1. はじめに
石川県能登地方では，2018年中頃から群発地震活動の様相を呈し，2020年末頃からは地殻変動（膨張・隆起）も観測され，地殻流体との関連が指摘されていた［例えば，Nishimura et al. 2023］．群発地震活動は東西南北4つのクラスタ（領域E, W, S, N）からなり，さらに領域Sでは，深さ14 kmを境に活動様式が異なっていた（浅部を領域Ss，深部をSd）．
Hirose et al. [2024, EPS]は，2018年1月1日～2022年12月31日に発生した群発地震活動と潮汐との関係を調査し，領域Sdでのみ潮汐相関が示唆されたと報告した．彼らは，領域Sdでは，深部流体の流入に伴い間隙水圧が上昇し，岩石の破壊強度が低下することにより潮汐力の影響を相対的に受けやすくなった可能性があると解釈している．
その後，地震活動域は，2023年5月5日のM 6.5（最大震度6強）によって海域にも広がり，2024年1月1日のM7.6（最大震度7）によって断層長が約150 kmに拡大した．そこで本研究では，2023年1月1日～M 7.6発生時までの地震データに対して，先行研究［Hirose et al. 2024］と同様に潮汐相関を調査した．
2. データ
気象庁カタログから2023年1月1日～2024年1月1日16時10分（M 7.6発生時），フラグKkA，深さ20 km以浅，M1.3以上の地震を抽出して用いた．解析領域は2023年5月のM 6.5の余震域とした．なお，M 7.6前の地震活動はM 6.5余震域内で発生していた．先行研究［Hirose et al. 2024］では，領域をクラスタ毎に分けて解析していたが，M 6.5以降の余震活動の棲み分けが不明瞭であるため，領域分けは行わなかった．本研究では，一般的なデクラスタ手法［e.g., De Natale & Zollo 1986］で得られたデータについて解析を行った．M 6.5前は23個，M 7.6前は68個（M 6.5以前を除くと44個）の地震が生き残った．
3. 解析手法
理論潮汐は，TidalStrain.2［Hirose et al. 2019, JGR; https://mri-2.mri-jma.go.jp/owncloud/s/tjqx7HfK8bD3KQf］を用いて計算した．理論潮汐応答を計算する際には，位置・発生時刻・断層パラメータの情報が必要となる．位置・発生時刻についてはカタログ情報を用い，断層パラメータについては，先行研究［Hirose et al. 2024］と同様に，全イベント共通の走向45°，傾斜角45°，すべり角90°を与えた．
潮汐指標として体積歪ΔV，仮定した断層面上のせん断応力Δτ，法線応力Δσ，及びΔCFF（見掛けの摩擦係数は0.1, 0.2, …, 0.9，以下ΔCFF(0.1)，ΔCFF(0.2)，…, ΔCFF(0.9)）の12成分を解析対象とした．体積歪及び法線応力については膨張・拡張を正，収縮・圧縮を負とした．せん断応力及びΔCFFについては断層すべりを促進する方向を正，抑制する方向を負とした．地震時の潮汐レベルは，ゼロ線を基準とした正負の符号を持つ歪値または応力値と定義した．
地震が潮汐値レベル（振幅）に依存しているかどうかについて，潮汐レベルを正負の2区間に分けて調査した．背景分布からの逸脱度を，NobsNexp の差の絶対値と定義した．ここで，Nobs は潮汐レベルが歪・応力bin内の（正または負の）値を取る期間に観測された地震数である．Nexp は同期間に潮汐と無相関に期待される地震数であり，ここでは各地震の発生前後4日間における潮汐力の15分間隔のサンプリング値に基づく．統計的有意性の検定にはカイ自乗検定を用いた．
4. 結果・考察
期間①2023年1月1日～5月5日M6.5，期間②2023年7月1日～2024年1月1日M7.6前，期間③2023年1月1日～2024年1月1日M7.6前のいずれのケースも，カイ自乗検定によって帰無仮説「地震発生率と潮汐出現率が同じ母集団からなる」を有意水準5%で棄却できるケースはなかった．
本解析期間（2023年～）の主要な地震活動域は領域N, E, 海域である．2018～2022年のデータを解析した先行研究［Hirose et al. 2024］において，元々領域N, Eでは潮汐相関が認められなかった．したがって，領域N, Eの断層強度は，2022年以前と同様に潮汐応力が断層に影響を及ぼせるほどは低下していなかったと考えられる．
石川県能登地方では，2018年中頃から群発地震活動の様相を呈し，2020年末頃からは地殻変動（膨張・隆起）も観測され，地殻流体との関連が指摘されていた［例えば，Nishimura et al. 2023］．群発地震活動は東西南北4つのクラスタ（領域E, W, S, N）からなり，さらに領域Sでは，深さ14 kmを境に活動様式が異なっていた（浅部を領域Ss，深部をSd）．
Hirose et al. [2024, EPS]は，2018年1月1日～2022年12月31日に発生した群発地震活動と潮汐との関係を調査し，領域Sdでのみ潮汐相関が示唆されたと報告した．彼らは，領域Sdでは，深部流体の流入に伴い間隙水圧が上昇し，岩石の破壊強度が低下することにより潮汐力の影響を相対的に受けやすくなった可能性があると解釈している．
その後，地震活動域は，2023年5月5日のM 6.5（最大震度6強）によって海域にも広がり，2024年1月1日のM7.6（最大震度7）によって断層長が約150 kmに拡大した．そこで本研究では，2023年1月1日～M 7.6発生時までの地震データに対して，先行研究［Hirose et al. 2024］と同様に潮汐相関を調査した．
2. データ
気象庁カタログから2023年1月1日～2024年1月1日16時10分（M 7.6発生時），フラグKkA，深さ20 km以浅，M1.3以上の地震を抽出して用いた．解析領域は2023年5月のM 6.5の余震域とした．なお，M 7.6前の地震活動はM 6.5余震域内で発生していた．先行研究［Hirose et al. 2024］では，領域をクラスタ毎に分けて解析していたが，M 6.5以降の余震活動の棲み分けが不明瞭であるため，領域分けは行わなかった．本研究では，一般的なデクラスタ手法［e.g., De Natale & Zollo 1986］で得られたデータについて解析を行った．M 6.5前は23個，M 7.6前は68個（M 6.5以前を除くと44個）の地震が生き残った．
3. 解析手法
理論潮汐は，TidalStrain.2［Hirose et al. 2019, JGR; https://mri-2.mri-jma.go.jp/owncloud/s/tjqx7HfK8bD3KQf］を用いて計算した．理論潮汐応答を計算する際には，位置・発生時刻・断層パラメータの情報が必要となる．位置・発生時刻についてはカタログ情報を用い，断層パラメータについては，先行研究［Hirose et al. 2024］と同様に，全イベント共通の走向45°，傾斜角45°，すべり角90°を与えた．
潮汐指標として体積歪ΔV，仮定した断層面上のせん断応力Δτ，法線応力Δσ，及びΔCFF（見掛けの摩擦係数は0.1, 0.2, …, 0.9，以下ΔCFF(0.1)，ΔCFF(0.2)，…, ΔCFF(0.9)）の12成分を解析対象とした．体積歪及び法線応力については膨張・拡張を正，収縮・圧縮を負とした．せん断応力及びΔCFFについては断層すべりを促進する方向を正，抑制する方向を負とした．地震時の潮汐レベルは，ゼロ線を基準とした正負の符号を持つ歪値または応力値と定義した．
地震が潮汐値レベル（振幅）に依存しているかどうかについて，潮汐レベルを正負の2区間に分けて調査した．背景分布からの逸脱度を，NobsNexp の差の絶対値と定義した．ここで，Nobs は潮汐レベルが歪・応力bin内の（正または負の）値を取る期間に観測された地震数である．Nexp は同期間に潮汐と無相関に期待される地震数であり，ここでは各地震の発生前後4日間における潮汐力の15分間隔のサンプリング値に基づく．統計的有意性の検定にはカイ自乗検定を用いた．
4. 結果・考察
期間①2023年1月1日～5月5日M6.5，期間②2023年7月1日～2024年1月1日M7.6前，期間③2023年1月1日～2024年1月1日M7.6前のいずれのケースも，カイ自乗検定によって帰無仮説「地震発生率と潮汐出現率が同じ母集団からなる」を有意水準5%で棄却できるケースはなかった．
本解析期間（2023年～）の主要な地震活動域は領域N, E, 海域である．2018～2022年のデータを解析した先行研究［Hirose et al. 2024］において，元々領域N, Eでは潮汐相関が認められなかった．したがって，領域N, Eの断層強度は，2022年以前と同様に潮汐応力が断層に影響を及ぼせるほどは低下していなかったと考えられる．