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スマトラ横ずれ地震の詳細

迷路の中の地震

07/19/12
Written by Kimm Fesenmaier

カルテックの研究者たちは複雑な2012年スマトラ地震の最高解像度の観測を提供する

カリフォルニア州パサデナ――2012年4月11日にスマトラ島を襲ったマグニチュード8.6の巨大地震は多くの理由によって地震学的に際立っていた。それは科学者たちがそのタイプの地震――プレート内横ずれ地震――で起こりうると考えていた大きさを超えた地震だったことに限らない。いま、カルテックの研究者たちはこの海底地震の最初の高解像度観測から彼らが発見したことについて報告するとともに、この地震が異常に複雑だったことも指摘した――迷路で競走するかのように、互いにほぼ直交する複数の断層に沿って破壊が進んだ。

この新しい詳細は、他の場所で複数の断層が関与する破壊が起こる可能性に新たな洞察をもたらす。それはカリフォルニアのサン・アンドレアス断層沿いの地震危険評価にとっても重要になるだろう。その断層自体が多くの別個のセグメントから成り、直角にたくさんの他の断層が交差している。


大きな地図上の色丸は、2012年4月に起こったスマトラ地震の時間の関数として複雑な表面破壊パターンを示す。白い星はマグニチュード8.6の本震の震央を示す。囲みの中の濃い赤にされた地域は研究地域の場所を示す。[Credit: Caltech/Meng et al.]


複数の断層に沿った地震破壊。点線は解釈された断層面を示す。色の矢印は破壊の方向を示す。[Credit: Caltech/Meng et al.]

「我々の結果はこの地震の破壊が例外的に曲がりくねった通り道に沿って、これまで認識されていなかった垂直断層のネットワークの複数のセグメントを壊しながら、進んだことを示す」と、カルテックの地震学助教授で、Science Express誌に今日オンラインで現れた報告の著者の一人であるジーン=ポール・アンプエロは話す。「そのような極端なイベントの物理学を調査し、海洋の地下深くにある地球の物質の力学的性質を探る稀な機会をこの地震は提供した」

ほとんどのメガ地震は、一つのプレートがもう一つのプレートの下に沈むような、テクトニックプレート間の境界で起こる。2012年スマトラ地震はそういった境界から離れて起こった――いわゆるプレート内地震――これまで記録された最大の地震だ。それは横ずれ断層――それぞれの側の地面が他を水平に押している断層のタイプ――で発生したものの中でも最大である。

この地震ははるか沖の、インド洋下で起こった。そこは地球物理学的監視センサーがない場所だった。従って、研究者たちはヨーロッパと日本にあるセンサーのネットワークが集めた地震動記録と、カルテックの地震学研究所とテクトニクス観測所で開発された先進的震源画像化技術を使って、この地震の破壊過程を継ぎ合わせた。

論文の筆頭著者でアンプエロのグループの院生である孟令森はその技術を、目を閉じて部屋に立っていても、喋っている誰かが部屋を横切って歩くのを感じられることが多い、という例えを使って説明する。「それは耳が到着する音の間の遅延を測定するためだ」と孟は話す。「我々の技術は似たアイディアを使っている。我々は異なった設置地点での地震動を記録する地震計の間の遅延を測定する」。研究者たちはその情報使って、地震の間の異なった時点での破壊の位置を決定することができる。この最近発展した手法は、カクテルパーティーで複数の移動する話者を追跡するのに似ている。

この技術を使って、研究者たちは3分の長さのスマトラ地震が少なくとも3つの異なった断層面が関わったものだと確認した。破壊は両方の向きに伝播し、直交する断層面へと飛び移り、そしてもう一つの破壊へと分岐した。

「我々の以前の理解に基づいたら、破壊がこれらの曲がり角を通って、しかもそれがほぼ直角だなんて予想できなかっただろう」と、カルテックの地球物理学助教授で新しい論文の共著者である、ヴィクター・ツァイは話す。

チームは破壊がこのタイプの地震にとって異常な深さに達したことも確認した――場所によっては60キロメートルの深さまで割れて、地殻の下の上部マントルまで掘り進んでいた。そのような深さでは圧力と温度が高く、岩石は展延性が大きくなり割れにくくなるので、これは驚きである。だからそのような岩石に圧力がかかっても、地殻にあるより脆弱な物質のように突発的に反応することはないと考えられてきた。だが、この地震の迷路のような破壊パターンを考慮して、研究者たちは別の機構が働いたのではないかと考えている。

「この複雑な破壊への一つの可能性のある説明は、水と深海底岩石の間の相互作用の結果として摩擦が減っていたかもしれない、というものだ」とツァイは話す。彼によると、「そして、これらの断層の摩擦が大きくないと、それらは特定の圧力状態の下ではこの方法で滑ることがありうる」

この地震の驚きの性質リストに加えて、研究者たちは破壊の場所を地震学者たちがそれまで、確認された断層の幾何学に基づいて、大地震は起こらないだろうと考えていた海底の地域にピンポイントで指し示した。彼らが震源画像化技術を使って決定した位置と、海底地形の高解像度ソナーデータとを比較すると、チームはこの地震が彼らが「通常の疑わしい断層」と呼ぶものを伴ってないことを見いだした。

「海洋プレートのこの部分には、5000万年以上前に海底がここで形成された時から受け継いだ、フラクチャー・ゾーンなどの構造がある」と、カルテックの地質学教授で論文のもう一人の共著者であるジョアン・ストックは話す。「ところが、驚いたことに、この地震は、まるで古い構造が何の問題にもならなかったかのように、これらの特徴を横切って破壊している」

孟は地震危険評価を改善する目的で以前の地震からそのような詳細を知ることが重要だと強調する。彼によると、何といっても「別の地震の破壊がこの地震の深さで進む、あるいはこの地震と同じように多くの断層セグメントを繋いで起こったら、それは非常に大きな地震となって重大な損傷を引き起こすかもしれない」

孟、アンプエロ、ツァイ、およびストックとともに、この論文"An earthquake in a maze: compressional rupture branching during the April 11 2012 M8.6 Sumatra earthquake"のさらなる共著者はポスドク研究者ザカリー・ドゥプテルと院生、インディ・ルオである。この研究は国立科学財団、ゴードン・アンド・ベティ・ムーア財団、および国立科学財団と米国地質調査所の資金を受ける南カリフォルニア地震センターによる支援を受けた。

Caltech News Release
An Earthquake in a Maze
Written by Kimm Fesenmaier 07/19/12

原論文
L. Meng, et al. 2012.
Earthquake in a Maze: Compressional Rupture Branching During the 2012 Mw 8.6 Sumatra Earthquake
Science DOI: 10.1126/science.1224030 Published Online July 19 2012

(2012/07/23追記)


ScienceShot: 4月のスマトラ地震は新記録だった

by Sid Perkins on 19 July 2012, 2:00 PM


Credit: Lingsen Meng

4月11日にスマトラのはるか西沖で起こったマグニチュード8.6の海底地震は損傷を起こさず津波も引き起こさなったにもかかわらず、新記録となる地震だった。一つには、それはテクトニック・プレートの境界から離れて観測されたこれまで最大の地震だった、と研究者たちは今日Science誌にオンラインで報告する。また、このいわゆるプレート内地震は、断層の片側が隣のプレートの下に押し入るのではなく、サン・アンドレアス断層のように、断層の両側が互いに水平にずれた断層帯としてこれまで観測された最大である。この地震の震央(上図、星であらわされる)は2004年12月26日にスマトラ北西岸沖で起こった、津波を生じさせたマグニチュード9.1の地震(その地震の最大のすべりによって影響された地域は右上の赤、オレンジ、および黄色で表される;スマトラの北西端は灰色の輪郭で描かれる)の、約400キロメートル南西に位置していた。約1分半の時間をこえて、この春の地震はこれらの別だが関連した断層の500キロメートルを破壊した。そのすべてが強いストレスを受けていた。そのストレスの多くが2004年12月の地震によってこの地域にシフトしたことを研究者たちは示した。研究者たちによると、この断層は比較的遅いが一定した2.5キロメートル毎秒でジッパーが外れ、断層に沿ったすべりの多くが海底の25キロメートル以上下で起こった――これは地震の巨大なマグニチュードを説明するのを助ける深さだ。

Science NOW
ScienceShot: April's Sumatra Quake Was a Record-Setter
by Sid Perkins on 19 July 2012, 2:00 PM
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