本研究では、粘弾性アセノスフェア上に位置する構造プレートの大規模な地震間変形を定量化する枠組みを提示する。沈み込み境界面における時間依存の滑りによって生じる上盤プレート表面の変形について、一般的な4種類のモデル化手法を説明し、比較する。1つは広く用いられている純粋な弾性モデルである。残る3つは粘弾性モデルであり、沈み込み境界面上の滑りを、それぞれ時間的に定常なもの、最後の地震の影響を考慮した時間的に定常なもの、または周期的な地震サイクルとして表現する。3つの粘弾性モデルについて、2種類のアセノスフェア・レオロジーを検討する。第1は、地震後早期の変形から推定された単一粘性率（3×10^18 Pa·s）を持つマクスウェル・レオロジーである。このモデルは短期的な変形を妥当に再現する。第2は、同程度の短期粘性率を持つ一方、より高い長期実効粘性率（3×10^19 Pa·s）を持つバーガース・レオロジーである。この高い長期粘性率は、数十年から数百年にわたる観測によって制約される。したがって、あらゆる時間・空間スケールの変形を説明できるのはこのモデルのみである。これらの観測には、1960年バルディビアMw9.5地震から50年後にも持続する海溝方向の変形や、数十年間破壊していないセグメント沿いの固着を反映するチリ北部の変形が含まれる。すべてのモデルは、チリ沈み込み帯周辺の幅8000 kmに及ぶ領域を対象とした有限要素メッシュを用いて評価する。同じ固着条件では、海岸付近においてすべてのモデルが類似した変形を示し、その差は20%未満である。しかし、内陸約200 km付近では差異が顕著に増大する。大陸内部では、弾性モデルは地震間速度を一貫して過小評価する。現実的な周期的滑り履歴と組み合わせたバーガース・レオロジーのみが、大陸全域にわたり、年単位から世紀単位までの時間スケールで観測された変形を再現する。本研究では、この単純化したバーガース・レオロジーについて許容可能なパラメータ範囲を制約する。そのためには、ケルビン・フォークトせん断弾性率を弾性せん断弾性率の4分の1から15分の1にする必要がある。これらの結果は、アセノスフェアの実効粘性率が年単位から数十年単位、あるいはそれ以上の時間スケールにかけて顕著に増加することを示す。また、地震間変形を解釈する際には、千年スケールのひずみ蓄積を考慮しなければならないことも示している。さらに、純粋な弾性モデルに基づく固着深度およびスリバー運動の推定に疑問を投げかける。
https://doi.org/10.31223/x5dj5j