MITで地震の研究を揺るがす MITニュース

主な環境イベントは独自の見出しを作成します。 人命の損失と深刻な​​インフラストラクチャの損傷のため、地震の余震は地震波だけでなく、主要な地震事件の後の写真やニュース記事でも世界中で鳴り響きます。 したがって、科学者と大衆の両方が予測の究極の目標と一緒に断層の力学と潜在的なリスクを理解することに熱心であることは驚くべきことではありません。

この目的のために、MIT地球大気および惑星科学省（EAPS）の助教授であるWilliam FrankとCamilla Cattaniaは、EQSci @ MITと協力して、観測、統計、モデリングを通じて隠された地震挙動と断層複雑性を明らかにしました。 一緒に、彼らの相互補完的な研究方法は、数時間または数ヶ月にわたって発生するスロースリップ動作などの地震事象から数秒で発生する大規模地震まで、すべてを支える断層動力学を公開するのに役立ちます。 。 彼らはまた、断層と地震事象がどのように進化するかをよりよく理解するために、地殻地域が隣接事象とどのように相互作用するかを見ています。

「もともと、 [we’re] 大きな絵を描く質問に答えるために、観察からモデリングまでのパイプラインを一緒に構築しようとしています。」とFrankは言います。 「私たちが実際に何かを観察するとき、私たちが強い不均一性と地震活動の多くの場所で大きな絵の結果について何を意味するのですか？」

歯車の地球を観察する

さまざまな種類の地震と断層を調査する方法はいくつかありますが、Frankは詳細で着実なアプローチをとっています。 つまり、長期間にわたって摂入台でゆっくり動く低波地震（スロースリップという）を観察することです。 このようなイベントは、公衆が気付かない傾向があり、地震計に登録される明白な地震波署名が不足しています。 しかし、それらはエネルギーの構造的蓄積と放出に重要な役割を果たします。 Frankはこう言います。

彼のグループは、GPSなどの測地データを活用して、地面が断層の上と断層の近くでどのように動くかを監視し、地下の深い場所に降りると、プレートの境界面に沿って何が起こっているかを明らかにします。 地殻では、表面の近くのプレートは境界に沿って一緒にロックされ、圧力を形成し、次に巨大な地震に放出される傾向があります。 しかし、フランクは、その地域の下で岩が弾力的で変形し変形する可能性があると述べています。 「一時的な出来事があります。 地震のように一定時間発生しますが、数秒から数分ではなく、数日から数ヶ月間続きます。」と彼は言います。

スロースリップは、応力と放出の両方を介して摂取帯にエネルギー負荷を引き起こす能力があるため、Frankと彼のグループは、遅い地震が大規模地震の可能性がある地震地域とどのように相互作用するかを理解しようとします。 Frankは、長期間の測定値から数時間単位で測定した測定値に至るまで、観測データを掘り下げながら、しばしば遅い滑りの間に繰り返される小さな地震が多いことを学びました。 データを一見するとちょうどノイズのように見えるかもしれませんが、より詳細に調べると、閉じ込められた流体の存在と断層に沿って異なる場所で摂取台がどのように振る舞うかなど、表面下のプレート界面について多くのことを示す明確な信号が表示されます。

日本でプレート境界を摂取する作業を調査しながら、世界中でプロジェクトを進めているFrankは「大地震がどこで、いつ、どのように発生するのかを本当に理解するには、その周辺で何が起こっているのか理解しなければなりません」と述べています。 太平洋北西部と南極大陸まで。

モデリングの複雑さ

Camilla Cattaniaの仕事はFrankの仕事の対照を提供する。 フランクグループが地震と測地記録の収集を統合する場合、Cattaniaは数値、分析、統計ツールを使用して地震の物理学を理解します。 彼女のチームは、モデリングで仮説をテストし、現場で確かな証拠を見つけたり、その逆の場合に収集したデータを使用してモデルを改善および改善したりできます。 イタリアの主要地震リスクの影響を受けたCattaniaは、地震予測に実際に使用するためのモデルを提供する可能性に深く関心を持っています。

彼女の仕事の一側面は、理論モデルを断層幾何学の複雑な現実と調和させることでした。 各断層は、その挙動に影響を与え、時間の経過とともに進化することができる固有の物理的特性を持っています。 断層の大きさだけでなく、岩石割れの方向、岩石の弾性特性、岩石の凹凸や粗さなどの要因も含まれる。 表面。 余震シーケンスの数値モデルを調べると、以前のモデルは計算に理想的な断層平面を使用していたため、統計モデルほど予測できないことがわかりました。

これを解決するために、Cattaniaは自然に見られる複雑さとより一致する断層幾何学を組み込む方法を模索しました。 「私たちはこれを体系的に実装し、統計モデルと比較し、これらの物理モデルが十分に現実的であればうまくいくことを示すために最初に実装しました」と彼女は言います。

Cattaniaはまた、断層の物理的特性が地震の頻度と大きさを制御する方法をモデル化する方法を調査してきました。 これは地震が発生するリスクを理解するための重要な質問です。 いくつかの地震シーケンスは間隔を置いて繰り返される傾向がありますが、ほとんどはそうではないので、簡単に予測することはできません。 これがなぜそうであるかを理解しようとすると、Cattaniaはサイズがすべてであると説明します。 「周期性は地震の大きさによって異なる属性であることがわかりました。 小さな地震よりも大きな地震に対して定期的な挙動を引き起こさない可能性がはるかに高く、摩擦と弾性が周期を制御する方法に関する基本物理学から出てきたのです」と彼女は言います。

シナジーアプローチ

最終的に、FrankとCattaniaは、MITのEAPSでの共同作業を通じて、地震科学のより速い発展を促進するために、観測とモデリング間のより多くのコミュニケーションを構築しようとしています。 「新しいデータ分析技術で継続的に改善された地震測定と測地測定は、断層運動を調査するための前例のない機会を提供しています」とCattaniaは言います。 「数値モデルと理論を通して、私たちはなぜ断層がそんなに滑るのかを説明しようとしています。

フランクは、「観測地球物理学と私の科学が役に立つために私が本当に好きなのは、さまざまな人々と協力し、相互作用することです」と言います。 「それらのいくつかは、私たちが作成できるさまざまな観察アプローチと制約を組み合わせることです。 [then] 私たちの結果をモデラーに伝えます。 私たちが望むほどのコミュニケーションができないことが多いです。 [between the groups]; だから私はカミーラがここにいるのはとても興奮しています。」