[S08P-09] Numerical modeling of interplate slip on the Philippine Sea plate in the Kanto region, considering a stress accumulation analysis
１．はじめに
GNSSなどの測地データの解析から，プレート境界における応力蓄積レートを推定することができる．こうした応力蓄積レートの空間分布は，プレート境界における摩擦分布と関連していることが考えられる．関東地方では，フィリピン海プレートと陸側プレートの境界で大地震が繰り返し発生するとともに，房総半島南東沖ではスロースリップイベント(SSE)が発生している．近年，Saito and Noda (2022)は，GNSSデータから直接応力蓄積レートを推定する新たな手法を提案し，Saito and Noda (2023)はこの手法を関東地方に適用し，沈み込むフィリピン海プレートと陸側プレートの境界における応力蓄積レートを推定した．Saito and Noda (2023)は，得られた現在の応力蓄積レートに基づき，特にエネルギーの観点から予想される地震発生シナリオを議論しているが，本発表ではこの応力蓄積レートに基づいて摩擦パラメターを設定し，プレート境界すべりの長期的な挙動の数値モデリングを試みた．
２．計算手法・モデル
使用した数値モデルにおいては，Matsuzawa et al. (2010, 2013)と同様にカットオフ速度を考慮したすべり速度・状態依存摩擦則を仮定して，各要素上でのすべり速度および摩擦の時間発展を計算した．計算領域は伊豆半島から房総半島沖の範囲とし，沈み込むフィリピン海プレートと陸側プレートの境界面の形状を約73,000個の三角形要素で表現した．すべり速度・状態依存摩擦則の(a-b)値については，Saito and Noda (2023)に基づき，応力蓄積レートの高い領域付近で(a-b)が負となるように設定し，それ以外の領域は正となるよう設定した．房総沖のSSE領域においては，Matsuzawa et al. (2010)と同様に，同じ深さの周囲の箇所に比べ，有効法線応力が低くなるよう設定した．小断層要素間の相互作用としては半無限弾性体による媒質の応答を仮定し，数値シミュレーションを実施した．
３．結果・議論
数値計算結果においては，応力蓄積レートの高い領域付近で，大地震およびSSEがそれぞれ200～300年間隔および6～7年間隔で繰り返し発生した．これらは観測や記録等とも整合的なものとなっている（例えば，Satake, 2023．Hirose et al., 2012）．大地震のすべり分布には多様性がみられ，例えば，高い応力蓄積レートの領域全体が一度にすべる，1703年元禄地震（Mw8.1-8.5, Satake, 2023）と類似した地震（以下，元禄型地震）や，西側の領域のみがすべる，1923年大正関東地震（Mw7.8-8.2, Satake, 2023）と類似した地震（以下，大正型地震）がみられた．シミュレーション結果の中には，元禄型地震から223年後に大正型地震が発生するなど，実際の元禄地震と大正関東地震の発生に近い状況が再現された例もあった．ただしこの場合，大正型地震の86年後に，その東側の部分で地震すべりが発生している．また多様なすべりがみられるものの，元禄型地震が多くみられるなど，数値計算結果には，実際の関東地震の繰り返し発生を十分に再現できていない点もみられる．歴史記録や津波堆積物の調査結果などとの比較を通じ，今後モデルのさらなる検討が必要である．
謝辞：本研究は科研費補助金(JP21H025206, JP20H01987)によって補助されました．また数値計算については，東京大学地震研究所共同利用(2024-S-B103)の援助をうけました．
GNSSなどの測地データの解析から，プレート境界における応力蓄積レートを推定することができる．こうした応力蓄積レートの空間分布は，プレート境界における摩擦分布と関連していることが考えられる．関東地方では，フィリピン海プレートと陸側プレートの境界で大地震が繰り返し発生するとともに，房総半島南東沖ではスロースリップイベント(SSE)が発生している．近年，Saito and Noda (2022)は，GNSSデータから直接応力蓄積レートを推定する新たな手法を提案し，Saito and Noda (2023)はこの手法を関東地方に適用し，沈み込むフィリピン海プレートと陸側プレートの境界における応力蓄積レートを推定した．Saito and Noda (2023)は，得られた現在の応力蓄積レートに基づき，特にエネルギーの観点から予想される地震発生シナリオを議論しているが，本発表ではこの応力蓄積レートに基づいて摩擦パラメターを設定し，プレート境界すべりの長期的な挙動の数値モデリングを試みた．
２．計算手法・モデル
使用した数値モデルにおいては，Matsuzawa et al. (2010, 2013)と同様にカットオフ速度を考慮したすべり速度・状態依存摩擦則を仮定して，各要素上でのすべり速度および摩擦の時間発展を計算した．計算領域は伊豆半島から房総半島沖の範囲とし，沈み込むフィリピン海プレートと陸側プレートの境界面の形状を約73,000個の三角形要素で表現した．すべり速度・状態依存摩擦則の(a-b)値については，Saito and Noda (2023)に基づき，応力蓄積レートの高い領域付近で(a-b)が負となるように設定し，それ以外の領域は正となるよう設定した．房総沖のSSE領域においては，Matsuzawa et al. (2010)と同様に，同じ深さの周囲の箇所に比べ，有効法線応力が低くなるよう設定した．小断層要素間の相互作用としては半無限弾性体による媒質の応答を仮定し，数値シミュレーションを実施した．
３．結果・議論
数値計算結果においては，応力蓄積レートの高い領域付近で，大地震およびSSEがそれぞれ200～300年間隔および6～7年間隔で繰り返し発生した．これらは観測や記録等とも整合的なものとなっている（例えば，Satake, 2023．Hirose et al., 2012）．大地震のすべり分布には多様性がみられ，例えば，高い応力蓄積レートの領域全体が一度にすべる，1703年元禄地震（Mw8.1-8.5, Satake, 2023）と類似した地震（以下，元禄型地震）や，西側の領域のみがすべる，1923年大正関東地震（Mw7.8-8.2, Satake, 2023）と類似した地震（以下，大正型地震）がみられた．シミュレーション結果の中には，元禄型地震から223年後に大正型地震が発生するなど，実際の元禄地震と大正関東地震の発生に近い状況が再現された例もあった．ただしこの場合，大正型地震の86年後に，その東側の部分で地震すべりが発生している．また多様なすべりがみられるものの，元禄型地震が多くみられるなど，数値計算結果には，実際の関東地震の繰り返し発生を十分に再現できていない点もみられる．歴史記録や津波堆積物の調査結果などとの比較を通じ，今後モデルのさらなる検討が必要である．
謝辞：本研究は科研費補助金(JP21H025206, JP20H01987)によって補助されました．また数値計算については，東京大学地震研究所共同利用(2024-S-B103)の援助をうけました．