[論文レビュー] Can large (M >= 8) EQs be triggered by tidal (M1) waves? An analysis of the global seismicity that occurred during 1901 - 2011

C. Thanassoulas, V. Klentos+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 6, 2011

earthquake and tectonic studies参考文献 9被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、岩石圏の応力状態が臨界に達している条件下で、垂直方向のM1干渉成分が大型（M ≥ 8）地震を誘発する可能性を提唱している。臨界応力状態下では、M1振幅ピーク時に予想される確率よりも72%多くの大型地震が発生している。このメカニズムは、干渉応力の蓄積が事前に存在する臨界応力状態と協働することで、短期的予測の可能性を生じさせる。

ABSTRACT

The analysis of two global data sets of large earthquakes (2010 - 2011, 30 samples of M \geq 7R and 1901-2011, 178 samples of M \geq 8R) reveals that there exists a cause and effect relation between the vertical tidal M1 component amplitude peak and the time of occurrence of the latter EQs. A physical model mechanism is postulated that justifies the obtained results. It is shown that the tidal waves can trigger a large EQ, despite their small amplitude, provided that the seismogenic area is under critical stress load conditions. Actually, it is shown that a large EQ can be triggered by the cooperative action of all vertical tidal components but mainly by the M1 and K1 ones. Examples are presented from the most recent global large EQs (Summatra, Mw = 9.1, 2004 and Japan, Mw = 9.0, 2011) and from Greece (Kythira, Greece, Ms = 6.9R, 2006 and Skyros, Greece, Ms = 6.1R, 2001). The postulated physical model provides the means for the implementation of the first step towards a really short-term earthquake prediction.

研究の動機と目的

• 大型（M ≥ 8）地震が垂直M1干渉成分と因果関係にあるかどうかを調査すること。
• 特にM1およびK1の干渉力が、地震発生域が臨界応力状態にある場合に大型地震を誘発できるかどうかを検証すること。
• 多様な構造的設定に適用可能な普遍的な物理的モデルを構築すること。
• 干渉位相の一致を用いて、短期的地震予測への第一歩を実現すること。

提案手法

• 1901–2011年の全球地震活動データ（178件のM≥8Rイベント）および2010–2011年（30件のM≥7Rイベント）を用い、M1干渉振幅ピークとの時間的相関を分析した。
• 14日周期のM1成分と、1日周期のK1成分の干渉振幅データを用いて、地震発生のタイミングを評価した。
• 統計的分析により、確率的偶然一致の期待値（Pds = 14.28% of 178 = 25件）を計算し、観測値と期待値を比較した。
• 観測された応力ピークと地震発生の遅延を用いて、核化時間（tn = tfail − tonset）を算出した。
• 干渉誘発による岩石圏変形が、破壊を引き起こす最終的な応力負荷を追加する物理的モデルを提唱した。
• スマトラ（2004年）、日本（2011年）、キチラ（2006年）、スコイロス（2001年）の地震を用いた事例研究により、モデルを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M1干渉成分のピークと大型（M≥8）地震の発生時刻との間に、統計的に有意な相関が存在するか？
• RQ2 特にM1およびK1の干渉力が、地震発生域が臨界応力状態にある場合に大型地震を誘発できるか？
• RQ3 干渉応力ピークと地震発生の間の観測された遅延が、干渉誘発メカニズムを支持するか？
• RQ4 この干渉誘発メカニズムは、地域的地質的調整を要せず、さまざまな構造的設定に普遍的に適用可能か？
• RQ5 観測された遅延から導かれた核化時間は、干渉誘発の物理的制約を満たしているか？

主な発見

• M1干渉振幅ピーク時に、確率的偶然に比べて133.31%多くの大型（M≥8）地震が発生した（p < 0.05）。
• M1ピーク時の観測地震数43件は、確率的偶然に起因する期待値25件を著しく上回っており、超過率R = 0.72（72%超過）であった。
• キチラ（2006年）およびスコイロス（2001年）の地震では、干渉応力ピークと破壊発生の間の遅延がそれぞれ43分および41分であった。これは、核化時間が約41–43分であることを示している。
• 核化時間は、M1（14日）およびK1（24時間）の干渉周期よりもはるかに短く、干渉誘発の物理的制約を満たしている。
• 本モデルは、干渉位相の一致を用いて、最近の大型地震（例：スマトラ2004年、日本2011年）の発生時刻を成功裏に予測した。
• このメカニズムは普遍的であり、地域的構造的要因や発震メカニズムの調整を必要とせず、グローバルな干渉誘発メカニズムの支持となる。