リソスフェアの不均質性による地震波の散乱減衰の研究

• Project/Area Number: 11740254
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 固体地球物理学
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 河原 純 茨城大学, 理学部, 助手 (80282276)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2000: ¥200,000 (Direct Cost: ¥200,000); Fiscal Year 1999: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: リソスフェア / 不均質性 / 地震波の散乱 / 散乱減衰 / カットオフ散乱角 / 分散 / 地震波の回折

Research Abstract

本研究では「カットオフ散乱角(以下CSA)」に関して研究を行った。CSAは、リソスフエアの弱い不均質性による地震波の散乱減衰を予測したWuとSatoの理論の中で導入されたパラメー夕であるが、その値はこれまで未確定であった。申請者は近年、波の位相速度の長波極限(以下Vl)と短波極限(以下Vs)を与えれば因果律を介してCSAが一意に定まることを示し、Vsを波の平均走時に対応づけることによりCSAを決定した。昨年度は更に回折による走時の短縮の効果を取り入れ、CSAの伝播距離依存性を評価した。そして今年度は上記理論の弾性波の場合への拡張を行った。しかし、得られた理論式は一般にVsがある値以下で解を持たず、その閾値は媒質の平均速度を超え得る、という以前の結果と矛盾し直感にも反する結果が得られた。さらに、因果律が無条件に破られる特殊な例も見出された。これらの不可解な結果の原因が申請者の誤謬にあるのか、WuとSatoの理論自体に内在するのか、現在検討中であるが未解決である。その糸口を模索すべく、弱い不均質性による音響波散乱のシミュレーションを現在施行中であり、近日中に何らかの結論が得られると期待している。
一方、強い不均質性の例として空隙のランダム分布によるSH波散乱のシミュレーションを行った。申請者らは以前、亀裂や空隙の疎分布による散乱減衰と分散の期待値を理論的に推定し、亀裂群によるSH波散乱の場合については数値実験により有効性を確認した。今年度の研究では、空隙の形状や入射角を変えながら波動シミュレーションを繰り返し、実験結果が概して上記理論とよく一致することを示した。これにより、上記理論は任意形状の散乱体の疎分布に対して有効であることが示された。今後は散乱体分布密度を増加させて実験を重ねることにより、散乱減衰と分散への多重散乱の影響を解明する。また実験のP, SV波への拡張を図りたい。