大規模地震・破壊に先行する極微小な前震活動の発生様式の特徴の解明

課題番号2402

（1）実施機関名：

立命館大学

（2）研究課題（または観測項目）名：

大規模地震・破壊に先行する極微小な前震活動の発生様式の特徴の解明

（3）関連の深い建議の項目：

2．（3）先行現象に基づく地震活動予測

（4）その他関連する建議の項目：

1．（3）ウ．内陸地震と火山噴火
1．（4）イ．断層滑りと破壊の物理モデルの構築
2．（2）ウ．地震活動評価に基づく地震発生予測・検証実験

（5）優先度の高い地震・火山噴火との関連： 

（6）平成25年度までの関連する研究成果（または観測実績）の概要：

　「地震及び火山噴火予知のための観測研究計画」との関係としては、課題番号2402「南アフリカ大深度金鉱山における微小破壊・微小地震観測」において、岩石試料内で発生する微小破壊（AE）が自然地震と同一のスケーリング則を満足する、という成果が得られている。また、計画とは直接関係しないが、2008年岩手・宮城内陸地震や2007年能登半島地震の際に、カタログに記録されていない極微小な前震活動が発見された（Doi and Kawakata, 2012; 2013）。

（7）本課題の5か年の到達目標：

　近年、海外のグループや我々（上述）によって、大規模地震に先行する極微小な前震活動が日本を含む世界各地で発見されている。自然地震における前震活動の存在は、地震計によるリモート・センシングが可能な現象であり、地震発生予測の確度を上げるための鍵となりうる。高感度連続地震観測のおかげで、日本においてその検出は可能であるが、カタログに記載されないほどの極微小な地震であるため、現段階ではその特徴が把握できるほどには検出事例は多くなく、その発生機構や発生条件も明らかにされていない。
一方で、岩石試験時に観測される極めて小規模（マグニチュード－8～－7）の破壊（地震）は、本震に相当する主破壊に先行して数多く観測されている。実験においては、我々の新たな計測技術により、微小破壊の震源特性を調べられるようになったことに加え、実験後に回収された試料の内部観察も可能である。
そこで本課題では、定常地震波観測記録を用いた内陸地震における極微小な前震活動の有無を調べ、検出事例の増加を目指す。また、室内実験から得られる主破壊に先行する微小破壊の特徴を踏まえ、前震の発生様式の解明を目指す。そして、室内実験から推定された前震の発生様式を適宜参照しつつ、これまでに確認されている前震活動を用いて、本震発生前に前震が前震であることを予測できるか否かを検討し、検出モニタリングのアルゴリズムの確立を目指す。

（8）本課題の5か年計画の概要：

　前項で挙げた、「定常地震波観測記録を用いた内陸地震における極微小な前震活動の検出事例の増加」、「室内実験から先行する微小破壊の特徴の把握」、「前震の発生様式の解明」、「本震発生前に前震が前震であることを予測する手法、検出するためのモニタリング・アルゴリズムの検討」を以下の手順で実施する。
　平成26年度においては、高感度地震観測網整備後に日本の内陸で発生した中大規模地震のうち、数km以内の震央距離に定常観測点が存在するものを対象に、Doi and Kawakata (2013)の手法を用い、カタログには掲載されていないような極微小な前震の検出を試みる。並行して、内陸地震発生層に相当する封圧下において岩石破壊試験を実施し、その際にKawakata et al. (2011)による技術を応用し、微小破壊の高感度・連続・広帯域・多点観測をおこなう。微小破壊について、前震・本震・余震系列として、その発生形態を見直し、発生パターン、従来の計測波形では正しく解析できていなかった規模別頻度分布、応力パラメタなどを推定する。
　平成27年度においては、平成26年度の成果を参考にしつつ、引き続き前震の検出と室内実験の実施、微小破壊の解析を実施する。必要に応じて、破壊試験だけではなく二軸せん断試験も実施する。
　平成28年度においては、内陸地震について、前震が検出されるか否か、検出された場合にはその個数について、震央距離や本震のマグニチュードに関する依存性を明らかにする。また、室内実験後に回収された岩石試料の高分解能X線CTスキャン画像を取得し、室内実験の観測波形データを用いた解析結果と併せて検討することによって、前震活動の特徴を明らかにする。封圧や載荷速度などの条件を変更しつつ、岩石破壊試験・せん断試験を継続して実施する。
　平成29年度においては、自然地震における前震活動の特徴を考慮に入れ、室内実験から推定された前震の発生様式を適宜参照しつつ、前震を自動的に検出できるようにするアルゴリズムをDoi and Kawakata (2013)の方法を応用することにより検討する。また、中大規模な地震発生の前後の期間以外にも解析期間を広げ、本震が発生したという情報を与えずとも、これまでに検出された前震を検出できるように検討を進める。
　平成30年度においては、データ解析を進めるとともに、研究成果のとりまとめをおこなう。
　ただし、平成27年度以降の計画については、成果と進捗状況を照らし合わせながら適宜見直しをおこなう。

（9）実施機関の参加者氏名または部署等名：

立命館大学 理工学部　川方 裕則

他機関との共同研究の有無：有
京都大学防災研究所　土井 一生・加納 靖之

（10）公開時にホームページに掲載する問い合わせ先

部署等名：立命館大学　研究部　リサーチオフィス（BKC）PJ管理担当　田中
電話：077-561-2815
e-mail：t-taka-a@st.ritsumei.ac.jp

（11）この研究課題（または観測項目）の連絡担当者

氏名：川方 裕則
所属：立命館大学　理工学部