~ 지진 예측 연구에 중요한 해석방법을 실증 ~

독립행정법인 해양연구개발기구 지진, 지진해일해역관측연구개발센터는 2011년 도호쿠지방 태평양 연안 지진 발생에 의해 그 직후부터 활발해진 카마이시(釜石)연안의 반복적인 지진 활동의 흔들림 특징에 관해 ‘지구 시뮬레이터’를 이용한 대규모 수치 시뮬레이션으로 재현하고, 이 재현성을 복수의 모델로 시험 검증함으로써 도호쿠지방 태평양연안 지진에 동반된 미끄러짐의 전파방향 및 마찰특성에 관해 암석실험 및 측지관측 같은 기존 방법과 독립적으로 추정할 수 있다는 것을 실증하였다.

수치 시뮬레이션 결과, 미끄러짐의 통과에 따른 소규모 지진의 고유성이 크게 흔들리는 현상이 잘 재현되었다. 재현된 시나리오에 의하면, 소규모 지진이 고유적으로 진동하는 기간에는 마찰 불안정 지역 중심부근에만 부분적으로 지진을 일으킬 정도로 고속으로 미끄러지고, 그 주변에서는 천천히 미끄러지는 현상이 반복적으로 일어났다. 그것이 대지진발생에 동반되어 대규모 미끄러짐이 통과하면 마찰 불안정 지역 전체를 덮는 지진성 고속 미끄러짐이 발생하고, 통상보다 규모가 큰 지진이 발생한다.

이 때, 대규모 미끄러짐은 소규모 지진 진원지역의 연쇄파괴에 의해 전파속도가 그 주변에서 빠르게 된다. 그 후 주변의 미끄러짐의 전선은 정체하기 때문에 소규모 지진 진원지역 내의 전단응력은 미끄러짐 전파방향의 앞부분에서 국소적으로 높아진다. 그 결과 부분파괴가 중심에서 벗어난 형태로 2회에 걸쳐 발생하고, 양쪽은 상보적인 위치관계에 있다는 것이 확인되었다.

이러한 진원지역의 공간적인 흔들림은 카마이시 연안에서도 나타난다. 카마이시연안의 지진을 위의 해석에 반영하면 도호쿠지방 태평양 연안 지진의 미끄러짐은 카마이시 연안에서는 동남동에서 서북서방향으로 전파하였다고 해석할 수 있다.

본 연구의 성과를 정리하면, 반복적인 지진발생 메커니즘을 해석하는데 유효한 연구결과를 얻었으며, (1) 마찰특성 및 마찰 구성측은 소규모 지진의 고유성이 흔들리는 조건에 기초한 수치 시뮬레이션으로부터 축소할 수 있다는 것, (2) 미끄러짐의 전파방향을 측지학과는 독립적으로 추정할 수 있다는 것에 의해 새로운 해석방법의 타당성이 이번 수치 시뮬레이션으로부터 얻어졌다.

이번 연구성과는 카아이시연안의 반복적인 지진에 한정시키지 않고, 다른 반복적인 지진에도 적용할 수 있으며, 난카이 트로프 지진과 같은 해구형 거대 지진에 관해서도 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 문부과학성이 추진하는 난카이 트로프 광역지진 방재연구 프로젝트로서 추진되고 있는 일본 주변에서 해구형 거대 지진의 모델화를 수행할 때 마찰특성 및 마찰구성 법칙 등의 조건을 설정하는데 중요한 자료가 될 것이다.

그림 1. 카마이시연안의 진앙과 도호쿠지방 태평양 연안 지진의 미끄러짐 분포
그림 2. 본 연구에서 상정한 수치모델
그림 3. (상) 북서태평양의 2001년 1월부터 2002년 12월까지의 해면유속의 회전운동 크기(흑), 해면고도로부터 추정한 유속의 회전운동 크기(적), 혼합층의 두께(청), (하) 해면유속의 스케일별 크기는 해면유속(흑)과 해면고도로부터 추정한 유속(적)이 폭넓은 스케일에서 잘 일치하고 있다.

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 12월 19일]

1．概要