The Magnitude–Frequency Kink in the 2020–2024 Noto Peninsula Earthquake Swarm
本研究は、2020年から2024年にかけての能登半島地震群を分析し、深発地震における統計的に有意なマグニチュード・頻度の折れ曲がり（kink）が、物理的な現象ではなくマグニチュード・バイアスの産物である可能性が高いことを明らかにし、それによって、深さとマグニチュードの範囲を考慮せずにこのカタログから単一のb値を解釈することに対して警鐘を鳴らすものである。
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地震はめったに単独で発生することはありません。それは、敏感な計器でしか感知できない微小な震動から、地形を変えてしまうような大規模な破壊に至るまで、一つの「家族」として連なってやってきます。何十年もの間、地震学者は、これらの事象がどのように分布しているかを説明するために、単純な規則に頼ってきました。それは、規模が一段階上がるごとに、地震の数は予測可能な量だけ減少するというものです。グーテンベルグ・リヒター則として知られるこのパターンは、小さな地震を数えれば、どれほどの大きな地震が発生し得るかを信頼性高く推定できることを示唆しています。この減少の急峻さは「b値」と呼ばれる数値で測定され、科学者たちはこれを用いて地殻内のストレス状態を測ります。この規則が成立しているとき、それは地震リスクを理解するための安定した基盤を提供します。しかし、自然はしばしば直線よりも複雑であり、このパターンが崩れるとき、それは地下で流体の移動や大規模な事象の前兆となるストレスの蓄積など、異常なことが起きている兆候となり得ます。
2024年1月1日に日本の能登半島を襲ったマグニチュード7.5の壊滅的な地震に至るまでの数年間、その地域では数千回に及ぶ大規模な群発地震による微小な震動が続いていました。2020年から2024年の間に発生したこれらの事象は、地球のマントルから上昇してきた深部の流体に関連しており、大きな衝撃を生じさせることなく地殻を滑らせていました。独立した科学者であるラマクリシュナ・パスプレティ（RamaKrishna Pasupuleti）は、これらの数千回の震動のカタログを調査し、それらが標準的な統計規則に従っているかどうかを検証することにしました。3万1,000件以上のイベントを含む、極めて精密に再マッピングされたリストを用い、研究者は特に、主要な災害の直前である2021年から20 3年までの群発活動に焦点を当てました。彼らは地震を深さごとに分類し、地表に近い浅部のものと、地下13キロメートルより深く埋まったものを分けました。
研究者は、浅部の地震は、小さなイベントが多く発生し大きなイベントは稀であるという標準的な直線的パターンに従い、期待通りに振る舞うことを発見しました。しかし、深部の地震は異なる物語を語っていました。深さ13キロメートル以下では、パターンが急激に折れ曲がっていたのです。そこでは、微小な震動の数に基づいた標準的な規則が予測するよりも、はるかに多くの中規模の地震が発生していました。具体的には、データによれば、深さ13キロメートルを超えるイベントについては、マグニチュード3以上の地震の数が、通常の統計モデルから算出される数値よりも約5倍も多かったのです。これは単なる些細な変動ではありませんでした。統計的な証拠は非常に強力であり、研究者は、これらの深部イベントが単一の単純な規則に従っているという考えを自信を持って棄却することができました。その代わりに、深部の地震は、非常に小さく頻繁な震動の大きなグループと、通常のパターンには適合しない、より頻繁に発生する中規模イベントの小さなグループという、二つの異なるグループから成っているように見えました。
この奇妙な結果が、データの誤りやカウント方法によるトリックではないことを確実にするため、科学者は自身の発見を厳格なテストにかけました。関連する余震のクラスターを取り除いた場合でもパターンが消失しないかどうかを確認しましたが、消失しませんでした。また、特定の種類の計器による読み取り値のみを用いた場合でも結果が変わらないことを検証し、測定ツールの切り替えによって生じた可能性を排除しました。さらに、このパターンの断絶が、浅部であっても深部であっても、およそマグニチュード1.9付近の地震の規模で起きていることを確認しました。たとえ深部において異常の強さがより顕著であったとしても、その規模は一定でした。これらの検証により、この異常なパターンはカタログのミスではなく、群発地震の実際の特徴であることが確認されました。
研究者は、このパターンの存在を証明したものの、それが物理的に何を意味するかを断定するまでには至りませんでした。彼は、この折れ曲がりがすべての深さにおいて非常に特定のマグニチュードで発生していることに注目しました。これは、微小な地震の大きさを測定する方法が変わるときに見られる特徴的なサインです。使用された計器が、実際に放出されるエネルギーに対して完璧にスケールしていない可能性があり、それが統計上の人工的な折れ曲がりを生んでいる可能性があります。著者は、もしこれが物理的な現象、例えば地下深くでの断層の滑り方の変化であるならば、微小イベントのエラーに左右されにくい別の方法で地震の大きさを測定する方法と比較することで、確認する必要があると指摘しています。その比較が行われるまでは、この折れ曲がりはデータとしての確かな事実ではありますが、その真の原因は依然として未解決の問いとして残っています。
この知見は、将来的に科学者が地震統計をどのように解釈すべきかについて、重要な警告を与えています。この研究は、領域内の地震の頻度を記述するために単一の数値を計算するだけでは、データに異なる挙動が混在していたり、特定の規模でパターンが変化したりする場合、誤解を招く可能性があることを示しています。能登の群発地震において、深部の地震は標準的な規則に従っておらず、この断絶を無視することは、どれほどの大きなイベントが発生するかという予測を誤らせる可能性があります。研究者は、深部の群発地震が明らかに浅部のものとは異なって行動した一方で、我々の測定ツールが単に最小のイベントに対して異なる挙動を示している可能性を排除できない限り、その物理的な理由を断定すべきではないと結論付けています。能登の群発地震の物語は、明確かつ測定可能なアノマリー（異常）が標準的なモデルに挑戦した事例であり、地球の深部のプロセスは、単純な直線よりもはるかに複雑なパターンを生み出すことがあるということを思い出させてくれます。
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