構造不均質がコントロールする地震破壊機構の理論的研究：ＸＢＩＥＭ－ＥＣＳの実現

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地震による断層運動は断層周辺に質量の再分布を生じさせ、また断層から放射され地球内部を伝搬する地震波は媒質の密度変化を伴う。これら両方の過程は、P波の到来よりも前から始まる過渡的な重力変化を引き起こすと考えられる。この「P波前重力信号」はこれまで理論的には提案されていたものの、未だに存在が未確定な段階であった。例えば、近年2011年東北沖地震からのP波前重力信号の最初の検出が報告されたが、信号の統計的有意性は新たな物理現象の発見とみなせるほどの高さではなかった（およそ2.6σ）。その後の第二の検出報告では、合成波形と観測波形とが良い一致を示すことが報告されたが、信号の有意性は議論されなかった。また、用いられた非因果的信号処理に関して、アーティファクトを生み出し元の記録を汚染する可能性があるという問題が残っていた。本研究では、まず、十分な統計的有意性を持つP波前重力信号を同定することを目的とした。アーティファクトを生まない因果的信号処理を用いて波形を解析し、2011年東北沖地震からのP波前信号を7σの有意性で検出した。次に、先行研究で用いられた非因果的信号処理手法を検証し、その結果、アーティファクトの振幅は理論から期待される信号振幅に比べ十分に小さく、第二の検出報告の結果を否定しないことが示された。ここまでの研究によりP波前重力信号の存在が確認され、また観測と理論モデルとを定量的に比較するための基礎が確立された。3番目の研究では、P波前重力信号波形を用いて2011年東北沖地震の震源パラメタの推定を行った。合成波形と観測波形3成分（鉛直・東西・南北）とを比較することで波形インバージョン解析を行い、その結果、従来の長周期地震波の解析では十分に決めることのできない震源断層の傾斜角に対して制約を与えることができた。