(M
W=8.1)
[B.Schurr et al., Nature (2014) 512, 219]
2014 Iquique
地震
(MW=8.1)における地震先行現象
1877 Mw=8.8 以来の地震空白域
2014 April 1
本震Mw=8.1発生
2014 April, 3 最大余震Mw=7.6
2007 国際的
集中観測体制スタート
3600個の前震
1400個の余震
チリ 北部
地 震 空白 域
ナスカプレート 南米レート
前震・余震分布
前震 余震 本震
最大余震
深 さ
ロッキング
前震、余震、ロッキング
本 震エ リア は中 間 的 なロ
ッキ ング
のエ リア に対 応
本震までの前震頻度、地表変位の時間変化
本震までの日数 マグ
ニチ ュー ド
イベ ント 積 算数
ＧＰＳ信号
緯 度
経度 経度
本震前の地表変位のＧＰＳデータ
本震3年前くらいより、b 値の減少と合わせて前震活動が 静穏化。本震9か月前くらいに元のレベルに復し、本震 18日前からは急激に前震活動が増大。
地震前のマグニチュード分布と
ｂ値の変化
積 算頻 度
b
値
マグニチュード
本震までの日数
本震エリアで本震3年前くらいから b 値が減少
固着すべり現象 としての地震
速度状態依存摩擦則
地震のミクロとマクロ
地震の物理プロセスの探求
地震は、プレートの運動によって駆動された 断層の固着すべり（破砕）現象
摩擦・破砕の物性物理学
非平衡開放系の統計物理学
摩擦と構成則
静摩擦力 ＞ 動摩擦力
⇒
固着すべり不安定性
動的不安定性の起源
地震の物理学にとって最も重要であるが、
最も不確定性が大きい部分
摩擦構成則
---動的不安定性の起源
地震の物理学にとって最も重要であるが、
最も不確定性が大きい部分
[例] 速度弱化摩擦則 [Carlson and Langer, 91]
velocity
friction slope=2a
1 1-s
f
a: 速度弱化性の程度を表す
～ 他にも様々な構成則が提案されている ～
早くすべるほど、摩擦が弱くなる。
岩石摩擦の室内実験
静摩擦の時間変化
（Dieterich,1972)
速度変化に伴う動摩擦の時間変化
（Dieterich,1981）
⇒ 摩擦は速度だけではなく状態による複雑な力
静止摩擦は静止時間に対し 対数的に増大
動摩擦には、速度変化に対し、直ちに反応 する速度強化成分と、時間をかけて反応 する速度弱化成分が有る
速度状態依存摩擦則
Dieterich(1979)-Ruina(1983)
新たに状態変数 qi (t ) (摩擦面の状態を記述する現象論的変数)を 導入し、摩擦面の状態に依存する摩擦構成則を定式化
F = c
+
alog
vi+
blog
qi直接的速度強化項 状態依存項 ⇒ 摩擦不安定性を導く
Vi ：速度; c, a, b : 摩擦則を特徴付ける物質定数 qi (t ) の発展方程式: スローネス則
d
qi/d
t= 1 -
viqia-b > 0 ： 速度強化 → 安定すべり（クリープ）
a-b < 0 ： 速度弱化 → 不安定固着すべり（地震）
熱的過程
低速領域で良い記述
地震現象のミクロとマクロ
断層のジオメトリー 地殻の弾性的性質 断層での摩擦構成則
プレート運動による外部駆動
巨視現象としての地震
ミクロ
マクロ
多自由度の協力現象
Part II
地震の統計物理的モデルと
数値シミュレーション
地震現象のミクロとマクロ
断層のジオメトリー 地殻の弾性的性質 断層での摩擦構成則
プレート運動による外部駆動
巨視現象としての地震
ミクロ
マクロ
多自由度の協力現象
地震の統計物理モデル
数値計算機
シミュレーション
地震の統計モデルと計算機シミュレーション
様々な統計モデルが提案されている。
e.g.,
バネーブロックモデル （Burridge-Knopoff model）
coupled-lattice モデル (OFC model)
モデル系の数値シミュレーションの利点
－ 極めて多数のイベントを生成し統計的に有意な 解析が出来る。
－ 摩擦構成則等の物性パラメータを制御出来る。
[Olami,Feder,Christensen, ‘92]
[Burridge, Knopoff, ‘67]
地震の統計モデル
バネ-ブロックモデル (Burridge-Knopoff モデル)
断層の摩擦則（構成則）パラメータや地殻の弾性パラメータと 地震の統計的性質との関係
バネ - ブロックモデルの 数値シミュレーション
地震のサイズ（マグニチュード）
地震の破壊核形成過程
スロースリップ
１Ｄモデルでの
典型的なブロックの 変位曲線
マグニチュードの定義: m