2020.06.22
2016年初頭、何の前触れもなく、南カリフォルニアで静かな群発地震が始まった。地震は毎日起こるわけではなく、そのほとんどが人間にはわからないほど小さな揺れだったが、何カ月たっても終息せず、回数は増えていった。
2018年の春には毎月数千回の小さな地震が発生するようになり、ランプが揺れるほどの地震も発生して、近くの町の住民を不安にさせた。4年間に発生した地震は2万2000回以上にのぼったが、発生源は謎に包まれていた。
この群発地震をこれまでで最高の分解能で調べた科学者チームがその原因を特定し、6月19日付けで学術誌「サイエンス」に論文を発表した。
今回の分析では、コンピューターアルゴリズムを用いて小さな地震が発生した場所と時間を明らかにし、蜘蛛の巣のように広がる断層破砕帯（断層の運動によって岩石が壊れて砕けた部分）沿いの群発地震活動の推移を驚くほど詳細に描き出した。完成した地図は、断層系に何らかの液体が自然に流入したことで群発地震が引き起こされたことを示している。
この研究は、世界各地で観測されているほかの群発地震にも液体が関与している可能性を示唆しており、地質学者が大小の地震の基礎となる物理過程をよりよく理解するのに役立つ可能性がある。また、今回の手法は世界の地震解析技術の向上に役立つことが期待される。地震のリアルタイム観測技術も向上するかもしれない。
「信じられないほど詳細に描き出されています」と、プエルトリコ大学マヤグエス校のプエルトリコ地震ネットワークの地震学者エリザベス・バナコア氏は称賛する。「地震学がこれから進んでゆく方向を示す、最先端の研究だと思います」
# 大きな地震とは異なる群発地震の経過
米ワシントン大学の海洋地震学者エミリー・ローランド氏によると、断層に沿った破砕帯はかつては単純な構造だろうと思われていたが、「実際には非常に複雑な場所」だという。褶曲（しゅうきょく）している断層もあれば、地中で交差している断層もある。今回調べられた断層破砕帯は、数キロにわたって広がる地下の迷宮を作り上げていた。
実は、研究者たちは2017年まで、この群発地震に気づかずにいた。彼らの注意を喚起したのは、好奇心の強い市民が南カリフォルニア地震ネットワークに送ってきたメールだった。メールの差出人は、人がほとんど住んでいない場所で小さな地震が頻発していることについて知りたいと情報を求めていた。
論文の筆頭論者である米カリフォルニア工科大学の地球物理学者ザカリー・ロス氏は、「この地域をざっと見ただけでは、特別なことは何もないように思われました」と言う。非常に活発なサンジャシント断層帯から約16kmのところに位置するため、しばしば小さな揺れを感じるのだ。しかし、この地域の地震記録をよく見てみると、何かあるはずだというメールの差出人の指摘が正しかったことがわかった。この人物がメールを出す約1年前の2016年から、米国先住民であるカウィーア族（カフイラ族）の居留地の端に沿って、小さな群発地震が発生していたのだ。
こうした小さな群発地震の発生パターンは、大きな地震とは異なっている。大きな地震では激しい本震の後に一連の余震が発生するが、余震の規模は徐々に小さくなり、頻度も下がって、その期間はだいたい予想できる。
群発地震は、それとは全く別の地質現象だ。群発地震の経過はほとんど説明がつかず、小規模または中程度の同じような大きさの地震が数百回から数千回起こる。多くの場合、数時間から数日、あるいは数カ月にわたって続く。バナコア氏によると、群発地震が特に多いプエルトリコでは36〜48時間程度のものが多いという。
多くの群発地震が火山と関連して発生するのに対し、目立った地質活動がない場所で発生する群発地震もある。被害が出るかどうかは状況による。2016年初頭から昨年にかけて発生したカウィーア群発地震はどれも小さく、4年の間に大きな被害をもたらすことはなかった。
カリフォルニア大学リバーサイド校の地震学者アビジット・ゴッシュ氏は、「この地震がどのように始まり、なぜあのようなパターンになったかについては議論の余地があります」と言う。
群発地震を詳細に調べるためには、膨大な地震データの中から小さな揺れをすべて見つける手段が必要だ。今回の研究を行ったロス氏らは数年前から、ディープラーニングの力を借りて地震を検出し、監視する新しい手法の開発に取り組んできた。人間の専門家がラベル付けした地震データをニューラルネットワークのアルゴリズムに学習させることで、コンピューターは地震計の波形の中にある小さな地震を認識できるようになった。
「私たちはこれをカウィーア群発地震のデータに適用することにしたのです」とロス氏は言う。
# 地下を巡る液体が誘発
今回の研究は、カウィーア群発地震の経過を非常に複雑な視点から見たものと言える。研究者たちは、断層破砕帯の下に水や液体二酸化炭素のような液体が溜まっていたと結論づけた。その液体は長年にわたり密封され、断層系に接触せずにいたが、2016年に何かが境界を破ったと思われる。断層に液体が流入して断層系の圧力を変化させ、地中の亀裂を滑りやすくした結果、地下約8キロのところで群発地震が始まった。
それから数カ月の間に、群発地震の震源は、出発点からゆっくりと上昇し、範囲を広げていった。ちょうど液体が広がるように、震源は地中の亀裂に沿って放射状に広がっていった。震源の移動経路のいくつかは、最終的に消滅した。これはおそらく、液体が亀裂の端に到達したからだ。別の場所では、震源の移動は何かの境界で止まり、少し横に移動してから、再び同じ方向に移動していった。これは、川が岩をよけて流れるのに似ている。
>>7
CO2や水
群発地震の開始から3年近くたった2018年8月には、特に頑強な妨害物が液体の上昇を阻止した。震源の移動経路も回り道をし、最終的に新しい経路を見つけて上昇を再開した。このとき、群発地震の中で最大の地震が起きた。マグニチュード4.4のこの地震が発生したとき、震源の真上に人がいたら地面が波打つのを感じただろう。ロス氏によると、この地震は「断層系に大きな衝撃を与え」、小さな群発地震を爆発的に誘発し、やがて終息した。
今回の研究は、断層帯に液体が流入し、南カリフォルニアの地下の岩石を４年にわたって揺るがせたことを説得力をもって示している。こうした液体の流入は、世界各地の群発地震の原因になっている可能性があるが、群発地震の原因は1つではないかもしれない。
バナコア氏は、「それぞれの群発地震、それぞれの地域には、固有の癖や個性のようなものがあるのです」と言う。例えば、プエルトリコの群発地震の震源は比較的深いところにあり、沈み込むプレートに裂け目ができたことで発生している可能性がある。
今回の研究は、地質学者が地下の詳細な地図を描くのにディープラーニングがどのように役立つかも教えてくれる。それぞれの地震は点描画の点のようなものだ。比較的大きい地震だけを調べても、まばらな点しか見えない。しかし、小さな地震で地図を埋めることで、地球のきしみや震動の背後にある複雑な物理過程の全体像が浮かび上がってくるのだ。
![断層の推移を克明に描き出すことに成功、群発地震の原因は「流体」、米国カリフォルニア [872145558]->画像>1枚](https://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/20/062200369/fig02.jpg)
多くの人がバカにしてたようだけど鳩山は合ってたな
日本で行ってるCO2埋め込む政策は見直したほうがいいな
