11:30 〜 11:45
[S09-20] 房総半島沖における群発地震検出と小規模なスロースリップとの関連の調査
はじめに
明確な本震を伴わない地震発生レートの増加を群発地震と呼ぶ(e.g., Mogi, 1963)。群発地震は、火山活動が活発な地域や沈み込み帯、トランスフォーム断層など、陸海域問わず様々な場所で発生する。群発地震は、地殻流体の移動やスロースリップイベント（SSE）等の過渡的な非地震性現象によって引き起こされるとされ（e.g., Nishikawa & Nishimura, 2023）、群発地震の検出は、非地震性現象と地震活動の関係を明らかにする上で重要である。
本研究は、ETASモデル（Ogata, 1988; Okutani & Ide, 2011）と赤池情報量規準（AIC; Akaike, 1974）に基づく、シンプルな群発地震検出手法を開発した。そして、その手法を房総半島沖の地震活動に適用した。本発表では、その結果を報告する。
手法
ETASモデルは、ある時刻tの地震発生レート(λ(t))を、定常的な背景地震発生レート(μ)と、大森・宇津の余震則(e.g., Utsu, 1957)に従う余震発生レート
(Σti<tΚexp{α(Mi-Mc)}/(t-ti+c)p)の和で表す。ここで、tiとMiは、i番目の地震の発生時刻とマグニチュードである。また、αは余震発生レートのマグニチュード依存性、cは地震発生直後の地震発生レートに関係する時定数、Κは余震発生レートの大きさを決める係数、pは余震発生レートの減衰のべき指数、Mcは最小マグニチュードである。モデルパラメータは、μ, α, c, Κ, pの5つである。
本研究では、Okutani & Ide (2011)により群発地震活動を考慮し改良されたETASモデルを参考に、群発地震発生期間における背景地震発生レートの増分をμ1(t)として群発地震活動を考慮した新たなモデルを作成した。μ1(t)は、群発地震により増加した地震の個数(Nsw)と正規化されたガウス関数(1/(2πTsws2 )1/2exp{-(t-Tswc)2/(2Tsws2)})の積で表す。ここで、Tswcは群発地震中の背景地震発生レートのピーク時刻、Tswsは正規化されたガウス関数の標準偏差であり、NswとTswsは新たなパラメータである。
また、本研究では、群発地震中の背景地震発生レートのピーク時刻Tswcを1日ごとにグリッドサーチを行い、新たなモデルパラメータとした。そして、群発地震を考慮したモデルと、オリジナルのETASモデルのAICの差（ΔAIC）が-2以下になる日付を抽出し、その日付を群発地震中の背景地震発生レートのピークの日付とみなした。パラメータの推定には最尤法を用いた。
データ
次に本研究は、SSEに伴う群発地震活動の発生が知られている、相模トラフ房総半島沖を中心とした深さ0-50kmの領域（北緯34.8°から35.6°、東経139.9°から140.9°）において、群発地震検出を実施した。解析期間は2000年１月１日から2010年12月31日の11年間とした。この期間は、2002年10月と2007年8月のSSEに伴う群発地震活動を含む。震源データには気象庁一元化震源カタログを用い、マグニチュード2.0以上の地震を解析に使用した。
結果
解析の結果、ΔAICが-2以下かつ最小となる日付が16日抽出され、そのうちΔAICが特に大きく減少した日付（-10以下）が5日あった。その5日のうち2日は、2002年と2007年のSSEに伴う群発地震活動に対応した。残り3日は、東京湾と房総半島南東部における狭い領域で発生した群発地震に対応した。これらの群発地震活動は、いずれもフィリピン海プレート上面のプレート境界面付近で発生した。
本手法は、既知の群発地震活動に対応するΔAICの顕著な減少を検出することができた。これは、本手法の有用性を支持する。また、本手法は、先行研究では未報告の群発地震活動に対応するΔAICの減少も検出した。これらの中で、少なくとも3系列の地震活動はより小規模なSSE（Nishimura, 2021）と時空間的に近接して発生していた。加えて、既知のSSEに伴って発生した群発地震と似た震源分布をもつ群発地震系列も検出した。しかし、この地震系列と、時空間的に近接したSSEは報告されていない。新たに検出された群発地震の中には、未報告の小規模なSSEと関連するものが存在する可能性もあり、GNSSデータなどの測地観測データを用いた更なる調査を予定している。
明確な本震を伴わない地震発生レートの増加を群発地震と呼ぶ(e.g., Mogi, 1963)。群発地震は、火山活動が活発な地域や沈み込み帯、トランスフォーム断層など、陸海域問わず様々な場所で発生する。群発地震は、地殻流体の移動やスロースリップイベント（SSE）等の過渡的な非地震性現象によって引き起こされるとされ（e.g., Nishikawa & Nishimura, 2023）、群発地震の検出は、非地震性現象と地震活動の関係を明らかにする上で重要である。
本研究は、ETASモデル（Ogata, 1988; Okutani & Ide, 2011）と赤池情報量規準（AIC; Akaike, 1974）に基づく、シンプルな群発地震検出手法を開発した。そして、その手法を房総半島沖の地震活動に適用した。本発表では、その結果を報告する。
手法
ETASモデルは、ある時刻tの地震発生レート(λ(t))を、定常的な背景地震発生レート(μ)と、大森・宇津の余震則(e.g., Utsu, 1957)に従う余震発生レート
(Σti<tΚexp{α(Mi-Mc)}/(t-ti+c)p)の和で表す。ここで、tiとMiは、i番目の地震の発生時刻とマグニチュードである。また、αは余震発生レートのマグニチュード依存性、cは地震発生直後の地震発生レートに関係する時定数、Κは余震発生レートの大きさを決める係数、pは余震発生レートの減衰のべき指数、Mcは最小マグニチュードである。モデルパラメータは、μ, α, c, Κ, pの5つである。
本研究では、Okutani & Ide (2011)により群発地震活動を考慮し改良されたETASモデルを参考に、群発地震発生期間における背景地震発生レートの増分をμ1(t)として群発地震活動を考慮した新たなモデルを作成した。μ1(t)は、群発地震により増加した地震の個数(Nsw)と正規化されたガウス関数(1/(2πTsws2 )1/2exp{-(t-Tswc)2/(2Tsws2)})の積で表す。ここで、Tswcは群発地震中の背景地震発生レートのピーク時刻、Tswsは正規化されたガウス関数の標準偏差であり、NswとTswsは新たなパラメータである。
また、本研究では、群発地震中の背景地震発生レートのピーク時刻Tswcを1日ごとにグリッドサーチを行い、新たなモデルパラメータとした。そして、群発地震を考慮したモデルと、オリジナルのETASモデルのAICの差（ΔAIC）が-2以下になる日付を抽出し、その日付を群発地震中の背景地震発生レートのピークの日付とみなした。パラメータの推定には最尤法を用いた。
データ
次に本研究は、SSEに伴う群発地震活動の発生が知られている、相模トラフ房総半島沖を中心とした深さ0-50kmの領域（北緯34.8°から35.6°、東経139.9°から140.9°）において、群発地震検出を実施した。解析期間は2000年１月１日から2010年12月31日の11年間とした。この期間は、2002年10月と2007年8月のSSEに伴う群発地震活動を含む。震源データには気象庁一元化震源カタログを用い、マグニチュード2.0以上の地震を解析に使用した。
結果
解析の結果、ΔAICが-2以下かつ最小となる日付が16日抽出され、そのうちΔAICが特に大きく減少した日付（-10以下）が5日あった。その5日のうち2日は、2002年と2007年のSSEに伴う群発地震活動に対応した。残り3日は、東京湾と房総半島南東部における狭い領域で発生した群発地震に対応した。これらの群発地震活動は、いずれもフィリピン海プレート上面のプレート境界面付近で発生した。
本手法は、既知の群発地震活動に対応するΔAICの顕著な減少を検出することができた。これは、本手法の有用性を支持する。また、本手法は、先行研究では未報告の群発地震活動に対応するΔAICの減少も検出した。これらの中で、少なくとも3系列の地震活動はより小規模なSSE（Nishimura, 2021）と時空間的に近接して発生していた。加えて、既知のSSEに伴って発生した群発地震と似た震源分布をもつ群発地震系列も検出した。しかし、この地震系列と、時空間的に近接したSSEは報告されていない。新たに検出された群発地震の中には、未報告の小規模なSSEと関連するものが存在する可能性もあり、GNSSデータなどの測地観測データを用いた更なる調査を予定している。