2020年7月14日火曜日

地震予測の方程式


イギリスの研究者のチームが、岩石の動きを数学的な方程式に変換し、予測式を作成したとのことです:
  1. Using math formulas to predict earthquakes
  2. New equation helps predict earthquakes better

以下は、上掲の2つの記事の一部を機械翻訳したものです(私のテキトー訳よりも自然な日本語になっています)。文中にある「フィロケイ酸塩」とは、雲母類や粘土鉱物などで、SiO4正四面体が二次元的につながり、平面的網状型の結晶構造を持っています:

[1]計算式を使って地震を予測する
(前略)

大地震がいつ発生するかを予測する方法を見つけようと、過去数十年にわたって多くの時間と労力が費やされてきましたが、これまでのところ、そのような努力は足りていませんでした。今回の新しい取り組みでは、研究者たちはこの問題に数学を使った別のアプローチを取りました。

研究者たちは、ある種の岩石が地震に重要な役割を果たしているという証拠から研究を始めました。これらの岩石はフィロケイ酸塩と呼ばれるグループを構成しており、シート状またはプレート状に形成されています。地震は、このような岩石が互いに滑り合うことで起こると理論的には示唆されています。研究者らは、このような滑りには摩擦力が重要な要素であることを指摘しています。摩擦力とは、シートやプレートの一方を別のシートやプレートに押し付けるのに必要な力と定義されています。そして、摩擦強度は計算できるものです。研究者たちは、有用な計算を行うために、多くのフィロケイ酸塩のサンプルと、さまざまな条件下でのフィロケイ酸塩同士の相互作用を研究しました。研究者たちは、直接試験できない地下深くでのフィロケイ酸塩の挙動を説明する式を作成するために、学んだことを利用しました。次に、湿度レベル、断層の動き、断層帯での地盤の移動速度など、他の変数を考慮に入れました。この式を使って多くの作業を行った後、研究者たちは、与えられた場所でいつ地震が発生するかを予測するために、現実の状況で使用できると信じている式を開発しました。

(後略)

[2]新しい方程式が地震の予知に役立つ
(前略)

地震は、地殻の最も弱い部分の断層に沿って移動している間に発生します。地殻には通常、フィロケイ酸塩という鉱物が含まれています。

(中略)

断層帯は通常、フィロケイ酸塩の濃度が高い場所に形成されます。そこで科学者たちは、実験室では不可能な条件でフィロケイ酸塩の摩擦力を予測できるようにモデルを作成しました。

彼らは、人工亀裂のゾーンをミクロのスケールで分析した。これは、実験中に発生したプロセスを特定するために必要だった。白金フィロケイ酸塩鉱物の分裂についてです。

科学者たちは、このデータに基づいて、フィロケイ酸塩の摩擦力が湿度であろうと断層の速度であろうと、さまざまな条件でどのように変化するかを予測するために、一連の方程式を定式化しました。これにより、実験室にはない条件での予測が可能となり、地震を含む自然条件での断層運動のモデル化が大幅に簡素化されました。