[S-GD03] 地殻変動

[SGD03-09] GNSSを用いた非弾性変形トモグラフィー手法による変形様式の推定

*伊藤 武男¹ (1.名古屋大学大学院環境学研究科附属 地震火山研究センター)

キーワード：GNSS、非弾性、地殻強度構造

1. はじめに
日本列島は複数のプレートが接する場所に位置し、地震や火山活動が非常に活発である。地殻変動は、沈み込む海洋プレートと陸のプレートの相互作用によって引き起こされ、特に沿岸部では高い歪み速度が観測される。従来、これらの歪みはプレート間の固着によって説明されることが多いが、地殻内の脆性破壊や塑性変形に関連する非弾性変形の影響も重要な要素として注目されている。一般的に地殻の強度は深度とともに増加し、最大値に達した後、温度上昇による塑性変形の影響で低下する。地殻の強度分布は脆性領域と塑性領域の境界を理解する上で重要であり、地震発生層の深さや断層活動のメカニズムを考える際の基礎的な枠組みとして理解される。本研究では、地殻の強度と強い関連性を持つ非弾性変形の3次元トモグラフィー的な空間分布を推定し、地殻強度構造との関係を考察する。

2. 方法
本研究では、Barbot et al.（2017）で提案された非弾性変形の一般化された歪み表現を採用し、GNSSデータを用いた3次元空間での非弾性歪み変形速度の分布推定手法を開発した。推定される非弾性歪みは、3次元空間における6成分の歪みテンソルとして表現される。観測データはデロニー分割を用いて歪みデータへ変換し、非弾性ブロックの歪み成分を最小長さ解推定に基づいて算出した。さらに、実際のGNSS観測データを適用するにあたり、西南日本のGNSS観測で得られた変位速度からフィリピン海プレートの沈み込みによる影響を除去したデータを使用した。非弾性ブロックは水平方向に10km間隔で配置し、最も浅い部分を除いて深さ方向には10km間隔で3次元トモグラフィー的に解析を実施した。

3. 結果と考察
解析の結果、非弾性変形の空間分布は活断層の分布や地震の分布と非常に相関が高く、深さが増すにつれて推定される非弾性歪み値の空間的な不均質性も小さくなることが明らかとなった。特に、新潟ー神戸歪み集中帯では30-40km以浅に非弾性変形が集中しており、短縮場と剪断歪み場が卓越している。さらに、中央構造線沿いにも大きな非弾性歪みが確認され、20km以浅の領域に大きな変形が集中しているが、こちらでは主に剪断歪み場が卓越している。これらの結果は、地域によって非弾性変形の深さに違いがあり、大陸地殻の強度プロファイルとはかなり異なる可能性を示唆している。

4. 結論
本研究では、西南日本における非弾性変形の空間分布を明らかにした。新潟ー神戸歪み集中帯や中央構造線沿いの特徴的な歪み場が、非弾性変形と地震活動に深く関与していることが示唆された。本手法を他地域へ適用することで、非弾性変形の一般的なメカニズムの解明に寄与できると考えられる。

参考文献
- Sylvain Barbot, James D. P. Moore, Valère Lambert; Displacement and Stress Associated with Distributed Anelastic Deformation in a Half‐Space. Bulletin of the Seismological Society of America 2017, 107 (2): 821–855, doi:10.1785/0120160237