震源物理学 / Physics of Earthquake Source

前期 火曜日 ２講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 中原 恒. 学期/Semester: 前期. 開講年度/Year: 2024. 科目ナンバリング/Course code/number: SAG-EPP333J. 使用言語/Language Used in Course: 日本語.

主要授業科目/Essential Subjects

○

所属講座等

固体地球物理学講座（地震・火山学分野）

授業題目

震源物理学

Course Title

Physics of Earthquake Source

授業の目的と概要

　地震現象の総合的理解および波動現象の数理的記述と定量的評価方法の習熟を目的とする。講義は、「静的応力場と断層」、「断層運動による地震波の生成」、「断層摩擦則」の３つのテーマから構成される。

Purpose/Abstract

Purposes of this lecture are to understand earthquake phenomena, mathematical descriptions of seismic wave propagation, quantitative evaluations of earthquake phenomena. This lecture is mainly composed of three subjects: Static stress fields and earthquake faulting, Generation of seismic waves by earthquake faulting, and Constitutive laws of earthquake faulting.

学習の到達目標

体積力ならびに断層（転位）によって、静的または動的に引き起こされる地殻変動の数理的表現を習得すること。断層運動に起因する地震動ならびに地殻変動の多様性と内在する規則性（スケーリング則など）に関する理解を深めること。断層破壊を支配する摩擦現象の素過程を理解すること。

Goal

Goals of this lecture are as follows: To understand mathematical expressions for static and dynamic crustal deformations caused by body forces and earthquake faults (or dislocations), to deeply understand the regularities and diversities of ground motions and crustal deformations caused by earthquake faults, and to understand fundamental processes of frictions that control fault ruptures.

授業内容・方法と進度予定

　１．静的応力場と断層：
　　　　ビジネスクの問題と地殻のヤング率
　　　　垂直横ずれ断層と地表変動
　　　　岩石のせん断破壊基準と断層の形成
　２．断層運動による地震波の生成：
　　　　ベクトル場のグリーン関数
　　　　相反定理と表現定理
　　　　地震波干渉法の基礎
モーメントテンソルと輻射パターン
　　　　断層の運動学的モデル
　　　　震源スペクトルと相似則
　　　　断層近傍での地震強震動
　３．断層摩擦則：
　　　　断層摩擦の微視的過程
　４．地震波干渉法

Contentsandprogressscheduleofthe class

1. Deformations due to a static load
Boussinesq’s Problem, Deformation around a strike-slip fault

2. Generation of seismic waves by fault motions
Seismic wave field radiated from a point source
Scalar wave, Vector wave
Representation of a dislocation source
Reciprocity, Moment tensor, Equivalent body force
Seismic waves radiated from a finite fault
Source models, Far-field body wave, Near-field term

3. Constitutive laws of friction
Microphysics of earthquake generation
Scaling law, Friction law

4. Seismic interferometry

成績評価方法

レポートおよび試験によって行う。

Grading

Based on reports and examinations.

教科書および参考書

地震学−定量的アプローチ−（安芸敬一・P. Richards著，2004，古今書院）
地震学（長谷川昭・佐藤春夫・西村太志著，2015，共立出版)
地震発生の物理学（大中康譽・松浦充宏著，2002，東京大学出版会）
絵でわかる地震の科学（井出哲著，2016，講談社）
地震動の物理学（纐纈一起著，2018，近代科学社）

授業時間外学習

充分な復習と数回のレポートを課す．

Preparation and review

Review is necessary.

その他

事前に、「弾性体力学」と「地震学」を履修しておくこと。力学と物理数学の基礎知識を必要とする。同時開講の「震源物理学演習」を履修することが望ましい。

授業実施方法　対面
クラスコード