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防災科学技術研究所(防災科研)は7月21日、地震発生メカニズムの解明を目的として、大型振動台を活用したメートル規模の
岩石摩擦実験を行い、大地震発生前に観測される前震活動の特徴を明らかにしたと発表した。
政府機関が2020年時点で発生予測確率などを公表して警戒している大型地震には、首都直下地震と南海トラフ地震の2つがあり、
その内の1つ、南海トラフ地震に関しては過去1400年のデータから地震の間隔が90～150年であることがわかっており、
次の地震は前回の1944年の昭和東南海地震や1946年の昭和南海地震から88.2年とも予測されている。
2020年時点でその2つの地震から約75年が経っており、南海トラフ地震の発生する可能性が高まっているとして警戒されている。
プレスリップ型は、断層の一部で始まったゆっくりとしたすべり(プレスリップ)が加速しつつ断層全体に広がって本震に至るというもの。
一方のカスケードアップ型は、小さな地震がより大きな地震を次々と誘発して本震に至るというものだが、
これまで、前震活動(本震前の地震活動)などからプレスリップ型あるいはカスケードアップ型で発生したと主張されている地震がそれぞれ
報告されており、どちらのモデルが現実の大地震の発生をより適切に表現しているかについては今でも明らかになっていないという。
特に、プレスリップ型は元々、岩石摩擦実験の結果に基づいて提案されたモデルであり、これまで数多くの地震研究で採用されているが、
未だにこのモデルに従うプレスリップ自体が自然の地震前に明瞭に観測された例がないことが大きな課題だという。
過去の岩石摩擦実験と同様、模擬断層面を比較的均質にした状態では、プレスリップ型の始まりが再現されることが確認されたとした。
今回の研究では、このプレスリップ型の試験によって、模擬断層面上に不均質に生じた摩耗物をそのままの状態に配置して実験を開始
することで自然の環境に近い不均質性を設定。その結果、カスケードアップ型の始まりを再現することに成功したという。
これらの結果により、地震の始まり方には断層面の均質性が大きく関わっていることが具体的に示されたとした。
また、それぞれの条件の実験において前震が多数観測され、模擬断層面の状態によって地震の規模の相対的な発生割合を示す「b値」
(マグニチュードと発生頻度の関係から決まる統計量)と呼ばれる統計量が有意に異なることが示されたとする。
さらに、カスケードアップ型の場合の前震活動が詳細に調査されたところ、その活動パターンから本震の発生時期を予測できる可能性
が示されたとした。
研究チームでは、今回は、防災科研つくば本所の大型振動台を活用した岩石摩擦実験だったが、今後、兵庫耐震工学研究センター
などにおいて、さらに大きな規模での岩石摩擦実験を実施し、地震発生メカニズムの解明に向けた研究を進めていくとしている。
また、今後も当該の実験研究を進めつつ、自然地震活動の解析結果との比較研究も推進することで、
日常的な微小地震活動から断層の均質性を診断することが可能となり、いつ・どのように大地震が始まるかをより的確に
推定できるようになる可能性があるという。