2:15 PM - 2:30 PM
[S04-04] Regression analysis relating maximum earthquake magnitudes with subduction zone parameters
1. 研究背景・研究目的
巨大地震は，海洋プレートが沈み込むプレート境界 (沈み込み帯) でのみ発生する．その規模には地域差があり，チリ南部では過去にM9.5が観測された一方，ケルマデク諸島南部では最大M6.6しか記録されていない．近年，沈み込み帯に関する地球物理的データが充実してきたものの，各地域の最大マグニチュードMmaxと明確に相関するパラメタは見つかっていない (Schellart & Rawlison, 2013)．本研究では，複数のパラメタの複合的な寄与を検討するため，後述する「沈み込み帯パラメタ」のうちから，Mmaxを合理的に説明する変数を，複数の評価基準を用いた全数探索法により抽出する．
2. データ・解析方法
Mmaxの説明変数の候補として，データベース SubMap4.3 (Heuret & Lallemand, 2005; Heuret et al., 2011 ほか) 等による世界の沈み込み帯169地点・17次元の観測データを用いる．用いたデータには，海洋底の年代，海底地形の荒さ，プレートの沈み込み角度，プレート・海溝の運動速度，上盤プレートの応力場，付加体の有無などが含まれる．「圧縮/中立/引張」や「有る/無し」といった名義尺度は，ダミー変数に変換する．これら17種のパラメタの線形和として目的関数Mmaxを表現し，重回帰分析を行う．217通りのパラメタの全組合せの内から，Mmaxを最もよく説明するものを，LOOCV (一個抜き交差検証) による平均二乗誤差，AIC (赤池情報量規準)，BIC (ベイズ情報量規準) などの評価基準に基づいて決定する．
3. 結果・議論
LOOCV誤差・AIC・BICのいずれの評価基準においても，Mmaxを最もよく説明する変数の組合せとして，上盤プレートの地殻の厚さ，海洋スラブの曲率半径，海溝の堆積物の厚さ，付加体の有無，海溝の深さの５つが選ばれ，いずれもMmaxに対して正の寄与をする（付加体については，存在する方がMmaxが大きくなる）ことがわかった．堆積物の厚い地域ほど大きなMmaxが観測されるという結果は，過去の複数研究と整合的である (Heuret et al., 2012; Seno, 2017; Brizzi et al., 2018)．近年の数値シミュレーションでは，沈み込み角度がMmaxを制御するパラメタであることが示唆されていたが (Brizzi et al., 2020; Muldashev & Sobolev, 2020)，本研究では曲率半径の方がより良い説明変数として採用された．上盤プレートの地殻の厚さがMmaxの説明変数である点は新しい発見であり，広域スケールでプレート境界の面積が大きいことが，巨大地震の発生する上で重要であることが示唆される．本研究で得られた回帰モデルは，Mmaxのおおよその傾向を再現できるものの，一部説明できない観測点もあり，考慮していない要素（海山の沈み込みなど）が影響している可能性がある．
巨大地震は，海洋プレートが沈み込むプレート境界 (沈み込み帯) でのみ発生する．その規模には地域差があり，チリ南部では過去にM9.5が観測された一方，ケルマデク諸島南部では最大M6.6しか記録されていない．近年，沈み込み帯に関する地球物理的データが充実してきたものの，各地域の最大マグニチュードMmaxと明確に相関するパラメタは見つかっていない (Schellart & Rawlison, 2013)．本研究では，複数のパラメタの複合的な寄与を検討するため，後述する「沈み込み帯パラメタ」のうちから，Mmaxを合理的に説明する変数を，複数の評価基準を用いた全数探索法により抽出する．
2. データ・解析方法
Mmaxの説明変数の候補として，データベース SubMap4.3 (Heuret & Lallemand, 2005; Heuret et al., 2011 ほか) 等による世界の沈み込み帯169地点・17次元の観測データを用いる．用いたデータには，海洋底の年代，海底地形の荒さ，プレートの沈み込み角度，プレート・海溝の運動速度，上盤プレートの応力場，付加体の有無などが含まれる．「圧縮/中立/引張」や「有る/無し」といった名義尺度は，ダミー変数に変換する．これら17種のパラメタの線形和として目的関数Mmaxを表現し，重回帰分析を行う．217通りのパラメタの全組合せの内から，Mmaxを最もよく説明するものを，LOOCV (一個抜き交差検証) による平均二乗誤差，AIC (赤池情報量規準)，BIC (ベイズ情報量規準) などの評価基準に基づいて決定する．
3. 結果・議論
LOOCV誤差・AIC・BICのいずれの評価基準においても，Mmaxを最もよく説明する変数の組合せとして，上盤プレートの地殻の厚さ，海洋スラブの曲率半径，海溝の堆積物の厚さ，付加体の有無，海溝の深さの５つが選ばれ，いずれもMmaxに対して正の寄与をする（付加体については，存在する方がMmaxが大きくなる）ことがわかった．堆積物の厚い地域ほど大きなMmaxが観測されるという結果は，過去の複数研究と整合的である (Heuret et al., 2012; Seno, 2017; Brizzi et al., 2018)．近年の数値シミュレーションでは，沈み込み角度がMmaxを制御するパラメタであることが示唆されていたが (Brizzi et al., 2020; Muldashev & Sobolev, 2020)，本研究では曲率半径の方がより良い説明変数として採用された．上盤プレートの地殻の厚さがMmaxの説明変数である点は新しい発見であり，広域スケールでプレート境界の面積が大きいことが，巨大地震の発生する上で重要であることが示唆される．本研究で得られた回帰モデルは，Mmaxのおおよその傾向を再現できるものの，一部説明できない観測点もあり，考慮していない要素（海山の沈み込みなど）が影響している可能性がある．