工学が最先端の地震予測として

ブラウン大学の研究者らは、断層帯内の転位や複雑な構造を含む断層の形状が、地震の確率と強さを決定する上で重要な役割を果たしていることを発見した。 カリフォルニアの断層線の研究に基づいたこの発見は、主に摩擦に焦点を当てた従来の見解に疑問を投げかけます。

ブラウン大学の研究者らは、地震の発生源となる岩石の幾何学的構成を詳しく調べることで、そもそも何が地震を引き起こすのかという長年の考えに新たなシワを加えようとしている。

地震力学を再考する

この研究は、雑誌に最近掲載された記事で説明されています 自然これにより、断層ネットワークの並び方が、地震が発生する場所とその強さを決定する上で重要な役割を果たしていることが明らかになりました。 これらの発見は、これらの断層で発生する摩擦の種類が主に地震が発生するかどうかを決定するという従来の考えに疑問を投げかけており、地震がどのように機能するかについての現在の理解を改善する可能性がある。

ブラウン大学の地球物理学者で論文の筆頭著者の一人であるビクター・ツァイ氏は、「私たちの論文は、地震が起こる理由について全く異なる状況を描いている」と述べた。 「これは、地震の発生が予想される場所と地震の発生が予想できない場所について、また、地震が最も被害を与える場所を予測する上で非常に重要な意味を持ちます。」

地震力学に関する伝統的な見解

断層線は、地球のリソスフェアを構成する固体プレートが互いに衝突する、惑星の表面上の目に見える境界です。 地球物理学者らは何十年もの間、断層に応力が蓄積し、断層同士が急速に滑り落ちたり、壊れたりして、滑り挙動として知られる現象で蓄積された応力を解放したときに地震が発生すると解釈してきた、と蔡氏は言う。

研究者らは、急速な滑りとそれに続く激しい地面の動きは、断層で起こり得る不安定な摩擦の結果であると仮説を立てた。 対照的に、摩擦が安定している場合、プレートは地震を起こさずにゆっくりと互いに滑り合うという考えです。 この安定した滑らかな動きは、クロールとも呼ばれます。

断層の挙動に関する新たな視点

「人々は、断層帯に不安定な摩擦があるのか​​安定した摩擦があるのか​​など、摩擦の特性を測定しようとしています。そして、その実験室での測定結果に基づいて、そこで地震が起こるかどうかを予測しようとしているのです」とカイ氏は語った。 彼は言った。 「私たちの調査結果は、これらの断層ネットワークの断層の形状に注目することがより重要である可能性があることを示唆しています。なぜなら、この不安定な挙動と安定した挙動を生み出すのは、これらの境界付近の構造の複雑な形状である可能性があるからです。」

考慮すべき形状には、曲がり、隙間、段差など、基礎となる岩石構造の複雑さが含まれます。 この研究は、米国地質調査所の第四紀断層データベースとカリフォルニア地質調査所のデータを使用したカリフォルニアの断層帯の数学的モデリングと研究に基づいています。

詳細な事例と先行研究

研究チームには、ブラウン大学大学院生のジェソク・リー氏と地球物理学者のグレッグ・ハース氏も含まれており、地震がどのように発生するかを説明するためのより詳細な例を提供している。 欠陥同士が衝突する様子を、ノコギリの刃のような鋸歯状の歯を持つものとしてイメージするといいます。

歯の数が少ない、または鈍い歯があると、岩はよりスムーズに相互に滑り、這うことが可能になります。 しかし、これらの断層の岩石構造がより複雑で粗い場合、これらの構造は互いにくっついてくっつきます。 これが起こると圧力が増大し、最終的にはより強く引っ張ったり押したりすることで壊れ、引き離されて地震を引き起こします。

幾何学的複雑さの影響

新しい研究は以下に基づいています 前職 一部の地震が、世界のさまざまな地域の他の地震と比較して、さらに大きな地震動を発生させ、場合によっては同じマグニチュードの地震動を発生させる理由を考えてみましょう。 この研究は、地震時の断層帯内でのブロックの衝突が高周波振動の発生に大きく寄与していることを示し、おそらく地下の幾何学的複雑性も地震が発生する場所と理由に役割を果たしているのではないかという考えを提起した。

地震の不均衡と強度

有名なサンアンドレアス断層を含むカリフォルニアの断層からのデータを分析したところ、研究者らは、その下に複雑な幾何学的形状を有する断層帯、つまりそこにある構造が平行ではない断層帯では、幾何学的でない動きよりも強い地震動があることが判明した。複雑な。 エラーゾーン。 これは、これらの地域の一部では強い地震が発生し、他の地域では弱い地震が発生し、一部では地震が発生しないことも意味します。

研究者らは、分析した誤差の平均不均衡に基づいてこれを決定しました。 この位置ずれ率は、特定の領域内で断層がどれだけ近くにあり、すべて同じ方向に進んでいるのか、異なる方向に進んでいるのかを測定します。 分析の結果、断層がより斜めになっている断層帯では、地震の形で滑りが発生することが明らかになりました。 断層の形状がより整列している断層帯では、地震が発生せずに断層がスムーズに移動することが容易になりました。

「断層がシステムとしてどのように動作するかを理解することは、地震がなぜどのように発生するのかを理解するために不可欠です」と研究を主導した大学院生のリー氏は述べた。 「私たちの研究は、エラー ネットワーク アーキテクチャの複雑さが重要な要素であり、一連の独立した観測値の間に意味のあるつながりを生み出し、それらを新しいフレームワークに統合することを示唆しています。」

地震研究の今後の方向性

研究者らは、モデルを完全に検証するにはさらに多くの作業を行う必要があると述べているが、特に位置ずれや位置ずれの方が位置ずれの特性よりも測定しやすいため、この予備作業はこのアイデアが有望であることを示唆している。 この研究が有効であれば、いつか地震予測モデルに組み込まれる可能性がある。

研究者らがこの研究をどのように発展させていくかを決定し始めているため、現時点ではこれが実現するのはまだ先のことだ。

「次に来る最も明白なことは、カリフォルニアを超えてこのモデルがどのように維持されるかを確認することです」と蔡氏は語った。 「これは、地震がどのように発生するかを理解する新しい方法となる可能性があります。」

参考文献：「断層ネットワークの形状が地震の摩擦挙動に影響を与える」Jaesuk Lee、Victor C. ツァイ、グレッグ・ハース、アビヤン・チャタジー、ダニエル・T. トラグマン、2024 年 6 月 5 日、 自然。
土井: 10.1038/s41586-024-07518-6

この研究は国立科学財団の支援を受けました。 チームには、リー、ツァイ、ハースのほかに、ネバダ大学リノ校のアビヤン・チャタジーとダニエル・T・トラグマンも含まれていた。