What controls the timing of earthquakes? 何が地震が起こるときを決めているか？

1. What controls the timing of earthquakes?何が地震が起こるときを決めているか？

2. Earthquake Cycle　地震のサイクル（繰り返し) time-predictable model　時間が予測できるモデル slip-predictable model　　すべり量が予測できるモデルCoulomb failure function 　クーロン破壊関数Rate and State friction 　速度および状態依存性摩擦Plate coupling　プレートのカップリングBack-slip modeling　バックスリップによるモデル Slow earthquakes 　ゆっくり地震GPS

3. Earthquake Cycle 地震のサイクル（繰り返し） 応力 累積した 地震時すべり量 時間

4. Tohoku Parkfield, California 釜石沖

5. Periodic Time-predicatable Slip-predicatable 　　等間隔　　　　　地震の時刻が予測できる　地震のすべり量が予測できる 応力 累積した 地震時すべり量 時間 Shimazaki and Nakata, 1980

6. 累積した地震時の隆起（ｍ） 時間（年) Shimazaki and Nakata, 1980

7. To understand (predict) occurrence of earthquakes in earthquake cycle地震の繰り返しの中で地震の起こるときを知る（予測する）には1. Stress level that earthquakes occur地震が起こる応力の値2. Current level of stress accumulation現在既に蓄積している応力の値

8. Coulomb Failure Criterionクーロン破壊基準（Navier-Coulomb, Coulomb-Mohr)

10. Coulomb Fracture Criterion クーロン破壊基準 Change of Coulomb Fracture Criterion クーロン破壊基準の変化

11. 最適な左ずれの面の方向 King et al., 1994

12. Rate and State Friction Law 速度および状態依存性構成則 Dieterich, 1979, Ruina, 1983

13. Scholz, Fig. 2.17

14. ‘a-b’ ’ 変位 a-b usually < 0 a-b > 0 → stable sliding 安定すべり

15. Dc Vo Dc Dc Friction Laws　摩擦則 Slip weakening　すべり弱化 Rate Dependent　速度依存 Rate and State Dependent　速度および状態依存 Ohnaka　大中

16. Coulombクーロン Rate and State Friction速度および状態依存摩擦

17. Coulomb Criterion クーロン基準 Rate and State 速度および状態依存 Toda et al., 2002

18. Global Positioning System - GPS- Measure displacement field 変位場を測定する → strain field → stress fieldひずみ場　　　　　　応力場- Detect Slow Slip Events (Silent Earthquakes)ゆっくり地震（サイレンス地震）をみつける

20. GPS 24 satellite configuration http://scign.jpl.nasa.gov/learn/gps1.htm

21. Satellite Position人工衛星の位置 • Range領域 • >4 Satellites → Receiver Postion • ４つ以上の衛星で、受信機の位置がわかる

22. Continuous GPS Stations GeoNet (GSI) 993 sta.

23. http://mekira.gsi.go.jp

24. ひずみ速度 Dilatational Strain Rate 1996 - 2002

25. ‘Coupling’　　　　　　　　　　　　　　カップリングCoupling = seismic slip/ plate rateカップリング＝地震によるすべり量/プレートの相対移動量

26. Hyndman et al., 1999.

27. ‘Coupling’カップリングCoupling = seismic slip/ plate rateカップリング＝地震によるすべり量/プレートの相対移動量Nankai 南海　~ 100% Tohoku 東北　~ 60-70% Kyushu 九州　~ 10-20% (?)

29. ‘Back-slip’ or ‘Slip Deficit’ バックスリップ　すべり欠損 Matsu-ura and Sato, 1989

30. 地震前 地震時

31. Sagiya, 1999

33. Tokai Slow Slip 東海のゆっくりすべり 2000 - present 国土地理院

34. Tokai Slow Slip Event　東海のゆっくりすべり

35. Mo = μ(slip)(area) Mw = (log(Mo) –16.1)/1.5 Slip modeling by Nagoya Univ.

36. What controls the timing of earthquakes?何が地震の起こるときを決めているか？- Build-up of stress (earthquake cycle)応力の蓄積（地震の繰り返し)- Level of stress depends on the plate (strain) rate and the seismic coupling応力値はプレートの（ひずみ）速度と　　それが地震の発生に関与する割合（カップリング）- Earthquakes occur at some critical stress level (e.g. Coulomb failure, Rate and State) 地震はある臨界状態で起こる（例えばクーロン破壊や速度および状態依存摩擦）But, there are probably other types of triggering effectsしかし、たぶん、他の要素でも地震の発生は誘発されている

37. References Dieterich, J.H., Modeling of rock friction, 1. Experimental results and constitutive equations, J. Geophys. Res., 84, 2161-2168, 1979. King, G.C.P., R.S. Stein, J. Lin, Static stress changes and triggering of earthquakes, Bull. Seismol. Soc. Am., 935-953, 1994. Matsu-ura. M. and T. Sato, Dislocation model for the earthquake cycle at convergent Plate boundaries, Geophys. J. Int., 96, 23-32, 1989. Ruina, A.L., Slip instability and state-variable friction laws, J. Geophys. Res., 86, 10,359-10,370, 1983. Sagiya, T., Interplate coupling in the Tokai District, central Japan, deduced from continuous GPS Data, Geophys. Res. Lett., 26, 2315-2318, 1999 Scholz, C.H., The mechanics of earthquakes and faulting, 2nd Edition, Cambridge Univ. Press, 2002. Shimazaki, K. and T. Nagata, Time predictable recurrence model for large earthquakes, Geophys. Res. Lett., 7, 279-282, 1980. Toda, S. R. S. Stein, T. Sagiya, Evidence from the AD2000 Izu Islands earthquake swarm that Stress rates govern seismicity, Nature, 419, 58-61, 2002.

38. Kawasaki