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Reverse time reflection imaging of crustal structure using earthquakes

Research Project

Project/Area Number 19K04028
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

Shiraishi Kazuya  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震発生帯研究センター), 副主任研究員 (40756491)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 渡辺 俊樹  名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50210935)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords自然地震 / 地下構造 / リバースタイム / 反射波 / 受動的地震観測 / イメージング / 可視化 / 透過波 / 数値シミュレーション / 地殻内不均質構造 / 地下構造の描像 / 音響波 / 弾性波 / 受動観測
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、自然地震の観測波形に含まれる反射波を用いて、地下の不均質構造を描像することである。波動論に基づく「リバースタイム(時間反転)法」による解析技術を提案し、受動的な地震観測データに基づいて、海域から陸域にかけてプレート沈み込み帯の地下構造の可視化に挑戦する。自然地震は地中を伝わるエネルギーが圧倒的に大きいので、人工的な発振源を用いる能動的探査では知ることの難しい深部の情報を得られる可能性がある。近年、陸上のみならず海域にも地震観測網が整備され、広域かつ高密度に、地震観測データがリアルタイムで蓄積されている。連続的な受動観測による地中モニタリングへの応用も期待される。

Outline of Final Research Achievements

To image deep subsurface heterogeneity using passive seismic records of natural earthquakes, we developed a new imaging method via reverse time migration without source information. We conducted numerical simulations for and application to actual earthquake records for validation of the proposed method. The method enables us to obtain subsurface reflection profiles from only receiver-side information acquired by seismic networks. Applied this technique to actual records of local or teleseismic earthquakes, we successfully imaged the deep structures related to the oceanic plates subducted beneath the island arc and heterogenous structures within the inland crust.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地中を伝わるエネルギーが大きい自然地震の反射波を利用することで、制御震源による調査では難しい深さまで、自然地震を解析する従来手法よりも高分解能に、地下深部の構造を描像できることを実証した。震源情報を必要としない受動的観測データの解析から地下の詳細情報を得ることは、稠密な地震観測網で蓄積される膨大なデータを活用して地震活動と地下構造の総合的な理解を深め、地球科学や地震防災に貢献するものである。また、連続的な観測データから地下構造を可視化する観点では、資源・環境・防災等の幅広い分野で規模の大小を問わず、地下の構造や状態の時間的な変化をモニタリングする技術への応用可能性を秘めている。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Seismic reflection imaging of deep crustal structures using local earthquakes in the Kanto region, Japan2023

    • Author(s)
      Kazuya Shiraishi, Toshiki Watanabe
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 75 Issue: 1 Pages: 14-14

    • DOI

      10.1186/s40623-023-01772-0

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Seismic reflection imaging of deep crustal structures via reverse time migration using offshore wide-angle seismic data on the eastern margin of the Sea of Japan2022

    • Author(s)
      Shiraishi Kazuya、No Tetsuo、Fujie Gou
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 74 Issue: 1 Pages: 28-28

    • DOI

      10.1186/s40623-022-01590-w

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Passive seismic reflection imaging based on acoustic and elastic reverse time migration without source information: theory and numerical simulations2021

    • Author(s)
      Shiraishi Kazuya、Watanabe Toshiki
    • Journal Title

      Exploration Geophysics

      Volume: 53 Issue: 2 Pages: 198-210

    • DOI

      10.1080/08123985.2021.1917293

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 近地地震を用いた関東地方深部地殻構造の反射波イメージング2022

    • Author(s)
      白石和也・渡辺俊樹
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 遠地地震記録を用いた近畿地域地殻構造のリバースタイム反射波イメージング2022

    • Author(s)
      渡辺俊樹・中丸遼太・白石和也・澁谷拓郎
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] リバースタイム反射波イメージングの遠地地震記録への適用2022

    • Author(s)
      中丸遼太・渡辺俊樹・白石和也・澁谷拓郎
    • Organizer
      物理探査学会第146回学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] エアガン-OBS探査による新潟・山形沖の深部地殻構造プロファイル:リバースタイム法による反射波イメージング2021

    • Author(s)
      白石和也・野徹雄・藤江剛
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会(オンライン開催)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 近地地震を用いた受動的反射波イメージング:MeSO-netデータへのRTM法の適用2021

    • Author(s)
      白石和也・渡辺俊樹
    • Organizer
      日本地震学会2021年度秋季大会(オンライン開催)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Seismic imaging of deep crustal structures via reverse time migration using local earthquakes2021

    • Author(s)
      Kazuya Shiraishi, Toshiki Watanabe
    • Organizer
      The 14th SEGJ International Symposium: Online
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 弾性波リバースタイム・マイグレーションによるPS変換波のイメージング:数値実験による検討2021

    • Author(s)
      渡辺俊樹・白石和也・中丸遼太
    • Organizer
      物理探査学会第145回(2021年度秋季)学術講演会(ハイブリッド開催)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 地殻構造の受動的地震波イメージング: 音響波および弾性波リバースタイム法の数値実験2020

    • Author(s)
      白石和也・渡辺俊樹
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020: Virtual
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 受動的地震波イメージングにおける音響波・弾性波リバースタイムマイグレーション2020

    • Author(s)
      白石和也・渡辺俊樹
    • Organizer
      物理探査学会第143回(2020年度秋季)学術講演会(オンライン開催)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] リバースタイム法による地殻構造の受動的地震波イメージング:西南日本プレート沈み込みモデルの例2019

    • Author(s)
      白石和也・渡辺俊樹
    • Organizer
      物理探査学会第141回(2019年度秋季)学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 弾性波リバースタイム・マイグレーションに基づく受動的地震波イメージングの像構成に関する基礎的検討2019

    • Author(s)
      渡辺俊樹・白石和也
    • Organizer
      物理探査学会第141回(2019年度秋季)学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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