17:15 〜 19:15
[SCG61-P15] GNSS・InSAR観測に基づく南海トラフおよび中央構造線における定常的カップリング推定
キーワード：南海トラフ、中央構造線、カップリング、GNSS、InSAR、地殻変動
地震は断層面におけるカップリング領域でのひずみ蓄積・解放のサイクルで生じると考えられており、断層面のカップリング分布を解明することは地震発生ポテンシャルを評価するうえで不可欠である。中央構造線は、フィリピン海プレートがトラフ軸に対して斜めに沈み込むことで駆動される国内最長の右横ずれ活断層帯であるものの（岡田, 1973）。空間的に詳細なカップリング分布や断層ジオメトリは明らかにされていない。特に中央構造線のdip角については議論が続いており、地震間のGNSS変位をよく説明できるのは北落ちの断層面であるものの（Tabei et al. 2002; 2007）、現在の地殻内応力場では北落ちより垂直断層のほうが力学的にすべりやすいとされている（Uchide et al. 2022）。本研究ではGNSSに加え、地殻変動を高い空間分解能で観測できるInSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）を用いて、南海トラフおよび中央構造線の定常的なカップリング分布、さらには中央構造線のdip角の推定を試みた。
まず、地震間の地殻変動を捉えるためにGNSSおよびInSAR時系列解析を行った。GNSS解析では、南海トラフにおける長期的SSEの影響が小さい期間（2011/3/12~2018/12/31）のGEONET日々の座標値（F5解）に“線形項＋三角関数項＋対数項+オフセット項”の関数をフィッティングし、線形項が断層における定常的なカップリングの影響を反映しているとみなした。対数項は2011年東北沖地震の余効変動を説明するための項である（Tobita 2016）。InSAR解析では、ALOS-2のStripmapモードで観測された四国東部をカバーする2フレーム（Descending : 21-2930, 21-2940）を用いた。まず干渉可能な全ペアについてRINC（ver. 0.45）を用いて干渉画像を作成した。干渉画像作成の際、電離層ノイズ（Gomba et al. 2015）、中性大気遅延ノイズ（Kinoshita, 2022）、東北沖地震の余効変動（Tobita 2016）を補正した。その後SBAS法に基づく時系列解析ソフトウェアLiCSBAS2（Morishita 2020）を用いて時系列解析を実施し、衛星視線方向の速度場を得た。プレートモデルMORVEL（Demets et al. 2010）を用いてGNSS・InSAR観測速度場をアムールプレート基準に変換した後、両者のRMSEは1.8 mm/yrを下回り、GNSS・InSARの観測速度場は高い精度で一致したといえる。InSAR速度場において、中央構造線沿いに速度の不連続はみられなかったことから、断層上端はほぼlockしていると考えられる。
次に、GNSS・InSAR観測速度場をcase 1.南海トラフのみ、case 2.南海トラフ＋北落ちの中央構造線（dip:30°）、case 3.南海トラフ+垂直な中央構造線（dip:90°）で説明する3つの場合それぞれについてカップリングを推定した。カップリングは、四国・中国地方のGEONET 185点とGPS-A 9点（Yokota et al. 2016）、四国東部のInSAR速度場（21-2930, 21-2940）を使用し、半無限弾性体矩形断層モデル（Okada 1992）を用いたスムージング付き線形インバージョンを通じて推定し、スムージングの強さはABIC最小化に基づき決定した（Yabuki and Matsuura 1992）。なお、中央構造線のdip角はstrike・dip方向両方において一様であると仮定している。いずれのケースにおいても南海トラフでは同様なカップリング分布が推定され、中央構造線におけるカップリングが南海トラフに及ぼす影響は小さいことが示唆された。case 2, 3ではcase 1と比較して残差速度こそ小さくなったものの、カップリング率が負になる中央構造線のセグメントが現れるという、やや受け入れがたい結果となった。中央構造線でSSEなどが発生しているという報告が無いことをふまえると、本来カップリング率は正になると思われる。続いて、中央構造線が平面であると仮定したままFukahata and Wright（2008）の手法を適用し、ABIC最小化に基づきスムージング強さと同時に中央構造線のdip角を推定した。しかしながらABICの値は中央構造線のdip角に対してほとんど変化せず、中央構造線が北落ちか垂直かを判断することは困難であった。
なお予稿投稿段階では四国東部のみのSARデータを用いているものの、発表当日には四国西部〜中部におけるALOS-2データ解析結果も追加する予定である。
まず、地震間の地殻変動を捉えるためにGNSSおよびInSAR時系列解析を行った。GNSS解析では、南海トラフにおける長期的SSEの影響が小さい期間（2011/3/12~2018/12/31）のGEONET日々の座標値（F5解）に“線形項＋三角関数項＋対数項+オフセット項”の関数をフィッティングし、線形項が断層における定常的なカップリングの影響を反映しているとみなした。対数項は2011年東北沖地震の余効変動を説明するための項である（Tobita 2016）。InSAR解析では、ALOS-2のStripmapモードで観測された四国東部をカバーする2フレーム（Descending : 21-2930, 21-2940）を用いた。まず干渉可能な全ペアについてRINC（ver. 0.45）を用いて干渉画像を作成した。干渉画像作成の際、電離層ノイズ（Gomba et al. 2015）、中性大気遅延ノイズ（Kinoshita, 2022）、東北沖地震の余効変動（Tobita 2016）を補正した。その後SBAS法に基づく時系列解析ソフトウェアLiCSBAS2（Morishita 2020）を用いて時系列解析を実施し、衛星視線方向の速度場を得た。プレートモデルMORVEL（Demets et al. 2010）を用いてGNSS・InSAR観測速度場をアムールプレート基準に変換した後、両者のRMSEは1.8 mm/yrを下回り、GNSS・InSARの観測速度場は高い精度で一致したといえる。InSAR速度場において、中央構造線沿いに速度の不連続はみられなかったことから、断層上端はほぼlockしていると考えられる。
次に、GNSS・InSAR観測速度場をcase 1.南海トラフのみ、case 2.南海トラフ＋北落ちの中央構造線（dip:30°）、case 3.南海トラフ+垂直な中央構造線（dip:90°）で説明する3つの場合それぞれについてカップリングを推定した。カップリングは、四国・中国地方のGEONET 185点とGPS-A 9点（Yokota et al. 2016）、四国東部のInSAR速度場（21-2930, 21-2940）を使用し、半無限弾性体矩形断層モデル（Okada 1992）を用いたスムージング付き線形インバージョンを通じて推定し、スムージングの強さはABIC最小化に基づき決定した（Yabuki and Matsuura 1992）。なお、中央構造線のdip角はstrike・dip方向両方において一様であると仮定している。いずれのケースにおいても南海トラフでは同様なカップリング分布が推定され、中央構造線におけるカップリングが南海トラフに及ぼす影響は小さいことが示唆された。case 2, 3ではcase 1と比較して残差速度こそ小さくなったものの、カップリング率が負になる中央構造線のセグメントが現れるという、やや受け入れがたい結果となった。中央構造線でSSEなどが発生しているという報告が無いことをふまえると、本来カップリング率は正になると思われる。続いて、中央構造線が平面であると仮定したままFukahata and Wright（2008）の手法を適用し、ABIC最小化に基づきスムージング強さと同時に中央構造線のdip角を推定した。しかしながらABICの値は中央構造線のdip角に対してほとんど変化せず、中央構造線が北落ちか垂直かを判断することは困難であった。
なお予稿投稿段階では四国東部のみのSARデータを用いているものの、発表当日には四国西部〜中部におけるALOS-2データ解析結果も追加する予定である。