Seismic and geo-electromagnetic observations of core and mantle

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Interaction and Coevolution of the Core and Mantle: Toward Integrated Deep Earth Science
• Project/Area Number: 15H05832
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 田中 聡 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), グループリーダー (60281961)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川勝 均 東京大学, 地震研究所, 教授 (60242153) ; ヘルフリック ジョージ 東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (80747163) ; 金嶋 聰 九州大学, 理学研究院, 教授 (80202018) ; 大滝 壽樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (00356643) ; 清水 久芳 東京大学, 地震研究所, 教授 (70302619) ; 竹内 希 東京大学, 地震研究所, 准教授 (90313048) ; 河合 研志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20432007) ; ハウザー クリスティーン 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (20723737) ; 山本 裕二 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 教授 (00452699) ; 松島 政貴 東京工業大学, 理学院, 助教 (20242266)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 地震 / 電磁気 / 核ーマントル

Outline of Annual Research Achievements

今年度の研究成果は以下のとおりである。いずれも論文として公表された。1. P波走時トモグラフィー解析によって、東北日本直下の太平洋プレートとマントルウェッジにおける地震波速度異方性を明らかにした。太平洋プレート内では南北方向、マントルウェッジ内では東西方向に伝わるP波速度が速い（川勝）。2. 3次元マントル地震波速度構造インバージョンにおける震源過程の影響を明らかにした。メカニズム解と震源時間関数を独自に求めてマントル構造を推定し直すと、不均質のパターンに変化は無いが、不均質の振幅は小さくなる傾向がある（河合）。3. インドの非公開地震波データに記録されていた回折S波の後続波を解析して、太平洋大規模S波低速度体(LLSVP)上面によって分岐して生じた波動場であると解釈し、LLSVP西端の広がりと厚さを推定した（竹内）。4. 外核最下部の構造に敏感な複数のPKPブランチの走時差を測定し、内核半球構造に関連すると考えられる外核最下部の横方向不均質性(オーストラリア直下で速く、太平洋北東部で遅い。両地域におけるP波速度の違いは0.04km/s)を明らかにした。第一原理計算に基づくと、オーストラリア直下の外核最下部に酸素が濃集していると解釈される（大滝、金嶋）。5. 完新世（約1万年前から現代まで）の古地磁気強度を明らかにし、6. 磁化の測定技術を開発し、7. 太平洋の掘削試料から過去8万年間の連続した古地磁気強度と伏角異常を明らかにした（山本）。8. 太平洋における地磁気永年変化を明らかにした。地磁気の西方移動を明らかにした（清水）。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は、インドの非公開データを解析して太平洋大規模S波低速度体上面の形状を明らかにしたこと、日本の稠密な地震観測網のデータを解析して外核最下部の横方向不均質性を明らかにしたことが特筆される。2016年1月から始まったタイにおける広帯域地震観測は洪水や雷の影響によって機能を停止した観測点が見られたが計画通り観測を終了し、2018年度末までに全ての観測点の撤収を完了した。ただし、一部の機材は新たな共同研究の萌芽としてタイに残した。
A01-2構造物性班、A02化学分析の2 班と合同研究集会を開いて情報交換を行い、太古代にマントルが一度にかき混ぜられる大事件の可能性、現在のマントルの地震学的構造、高温高圧下実験室で測定されるP波・S波速度について意見を交わした。新たに加わった古地磁気のデータ解析も順調に進行している。2018年第15回AOGS年次総会で、古地磁気と岩石磁気学、マントル構造についてのセッションを開催した。

Strategy for Future Research Activity

広帯域地震観測の成果と今後の国際共同研究の展開に関する国際ワークショップをタイで開催する。タイで得られた新規データ、既存のデータの解析を行い、論文化を進める。他の班との連携を深めるために高圧実験、地球化学、理論計算など他の班と合同研究集会を開く。異なる班どうしで意見・情報交換を促進して、核―マントルの相互作用と共進化について解明を進める。

Research Products

• [Int'l Joint Research] マヒドン大学(タイ)
  • Country Name: THAILAND
  • Counterpart Institution: マヒドン大学
• [Int'l Joint Research] 国立地球物理学研究所/地震学研究所(インド)
  • Country Name: INDIA
  • Counterpart Institution: 国立地球物理学研究所/地震学研究所
• [Int'l Joint Research] オースラリア国立大学(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: オースラリア国立大学
• [Int'l Joint Research] ミネソタ大学/コロンビア大学/ミシガン大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ミネソタ大学/コロンビア大学/ミシガン大学
• [Int'l Joint Research] 中国科学院/香港大学(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 中国科学院/香港大学
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 6
• [Journal Article] Topography of the western Pacific LLSVP constrained by S-wave multipathing (2019)
  • Author(s): Roy Sunil K、Takeuchi Nozomu、Srinagesh D、Ravi?Kumar M、Kawakatsu Hitoshi
  • Journal Title: Geophysical Journal International Volume: 218 Pages: 190～199
  • DOI: doi:10.1093/gji/ggz149
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Radial and Azimuthal Anisotropy Tomography of the NE Japan Subduction Zone: Implications for the Pacific Slab and Mantle Wedge Dynamics (2018)
  • Author(s): Ishise Motoko、Kawakatsu Hitoshi、Morishige Manabu、Shiomi Katsuhiko
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 45 Pages: 3923～3931
  • DOI: 10.1029/2018GL077436
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Seismological Evidence for Laterally Heterogeneous Lowermost Outer Core of the Earth (2018)
  • Author(s): Ohtaki Toshiki、Kaneshima Satoshi、Ichikawa Hiroki、Tsuchiya Taku
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Solid Earth Volume: 123 Pages: 10,903～10,917
  • DOI: 10.1029/2018jb015857
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Paleointensity Study on the Holocene Surface Lavas on the Island of Hawaii Using the Tsunakawa?Shaw Method (2018)
  • Author(s): Yamamoto Yuhji、Yamaoka Ryo
  • Journal Title: Frontiers in Earth Science Volume: 6 Pages: 48-48
  • DOI: 10.3389/feart.2018.00048
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An initial case study to deconvolve natural remanent magnetization of a continuous paleomagnetic sample using the software UDECON (2018)
  • Author(s): Yamamoto Yuhji、Yamazaki Toshitsugu、Kanamatsu Toshiya
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 70 Pages: 160-160
  • DOI: 10.1186/s40623-018-0931-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of redetermination of source time functions on the 3-D velocity structure inferred by waveform inversion (2018)
  • Author(s): Yamaya Lina、Borgeaud Anselme F.E.、Kawai Kenji、Geller Robert J.、Konishi Kensuke
  • Journal Title: Physics of the Earth and Planetary Interiors Volume: 282 Pages: 117～143
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2018.04.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On the geomagnetic secular variation in the Pacific region (2018)
  • Author(s): Yukutake Takesi、Shimizu Hisayoshi
  • Journal Title: Physics of the Earth and Planetary Interiors Volume: 283 Pages: 122～130
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2018.08.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Relative Paleointensity and Inclination Anomaly Over the Last 8?Myr Obtained From the Integrated Ocean Drilling Program Site U1335 Sediments in the Eastern Equatorial Pacific (2018)
  • Author(s): Yamazaki Toshitsugu、Yamamoto Yuhji
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research: Solid Earth Volume: 123 Pages: 7305～7320
  • DOI: 10.1029/2018jb016209
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A generating process of geomagnetic drifting field (2018)
  • Author(s): Yukutake Takesi、Shimizu Hisayoshi
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 70 Pages: 145-145
  • DOI: 10.1186/s40623-018-0908-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 外核Ｆ層の速度 (2018)
  • Author(s): 大滝 壽樹，金嶋聡
  • Journal Title: 月刊地球 Volume: 40 Pages: 365-370
• [Presentation] Retrieval of converted phases from shallow structure of the Ontong Java Plateau (2018)
  • Author(s): Takashi Tonegawa, Daisuke Suetsugu, Seiichi Miura, Hajime Shiobara, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Takehi Isse, Yasushi Ishihara, Satoru Tanaka, Masayuki Obayashi, Junko Yoshimitsu, Takumi Kobayashi
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Seismic attenuation in the mantle beneath the Ontong Java Plateau from multiple ScS waves (2018)
  • Author(s): Daisuke Suetsugu, Hajime Shiobara, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Takehi Isse, Yasushi Ishihara, Satoru Tanaka, Masayuki Obayashi, Takashi Tonegawa, Junko Yoshimitsu, Takumi Kobayashi
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Shear wave upper mantle structure beneath the Ontong Java Plateau (2018)
  • Author(s): Takehi Isse, Daisuke Suetsugu, Hajime Shiobara, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Yasushi Ishihara, Satoru Tanaka, Masayuki Obayashi, Takashi Tonegawa, Junko Yoshimitsu, Takumi Kobayashi
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] The OJP array: seismological and electromagnetic observation on seafloor and islands in the Ontong Java Plateau (2018)
  • Author(s): Daisuke Suetsugu, Hajime Shiobara, Hiroko Sugioka, Noriko Tada, Aki Ito, Takehi Isse, Kiyoshi Baba, Hiroshi Ichihara, Toyonobu Ota, Yasushi Ishihara, Satoru Tanaka, Masayuki Obayashi, Takashi Tonegawa, Junko Yoshimitsu, Takumi Kobayashi, Hisashi Utada
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Multifrequency P-wave tomography of Ontong Java Plateau (2018)
  • Author(s): Masayuki Obayashi, Junko Yoshimitsu, Daisuke Suetsugu, Hajime Shiobara, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Takehi Isse, Yasushi Ishihara, Satoru Tanaka, Takashi Tonegawa, Takumi Kobayashi
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Shear wave splitting observed in the Ontong Java Plateau and adjacent regions (2018)
  • Author(s): Satoru Tanaka, Daisuke Suetsugu, Hajime Shiobara, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Takehi Isse, Yasushi Ishihara, Masayuki Obayashi, Takashi Tonegawa, Junko Yoshimitsu, Takumi Kobayashi
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] A preliminary model for S-wave velocity structure in the D" region beneath New Guinea by using Thai Seismic Array (TSAR) (2018)
  • Author(s): S. Tanaka, W. Siripunvaraporn, S. Boonchaisuk, S. Noisagool, K. Kawai, Y. Suzuki, Y. Ishihara, T. Kim, K. Miyakawa, N. Takeuchi, H. Kawakatsu
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] ScS-S走時差残差の方位変化によるフィリピン直下下部マントルの方位異方性 (2018)
  • Author(s): 田中 聡
  • Organizer: 2018年地震学会秋季大会
• [Presentation] オントン・ジャワ海台下のP波速度構造 (2018)
  • Author(s): Masayuki Obayashi, Junko Yoshimitsu, Daisuke Suetsugu, Hajime Shiobara, HIroko Sugioka, Aki Ito, Takehi Isse, Yasushi Ishihara, Satoru Tanaka, Takashi Tonegawa, Takumi Kobayashi
  • Organizer: 2018年地震学会秋季大会
• [Presentation] Receiver function imaging at the crust and uppermost mantle of Ontong Java Plateau (2018)
  • Author(s): Takashi Tonegawa, Daisuke Suetsugu, Seiichi Miura, Hajime Shiobara, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Takehi Isse, Yasushi Ishihara, Satoru Tanaka, Masayuki Obayashi, Junko Yoshimitsu, Takumi Kobayashi
  • Organizer: AGU fall meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Thai Seismic Array (TSAR) Project (2018)
  • Author(s): Satoru Tanaka, Weerachai Siripunvarporn, Songkhun Boonchaisuk, Sutthipong Noisagool, Kenji Kawai, Taewoon Kim, Yuki Suzuki, Yasushi Ishihara, Koji Miyakawa, Nozomu Takeuchi, Hitoshi Kawakatsu
  • Organizer: SEDI2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Seismic scatterers in the mid-lower mantle near subduction zones (2018)
  • Author(s): Satoshi Kaneshima
  • Organizer: SEDI2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 内核西半球内における1次元減衰・速度構造の地域 特性_ (2018)
  • Author(s): 入谷良平・川勝均・竹内希(東大地震研)・D. Srinagesh_
  • Organizer: 2018年地震学会秋季大会
• [Presentation] Characteristic regional variation of 1D attenuation and velocity profiles in the western hemisphere of the Earth’s inner core_ (2018)
  • Author(s): Ryohei Iritani, Hitoshi Kawakatsu, Nozomu Takeuchi_
  • Organizer: 2018年地震学会秋季大会
• [Presentation] 見かけの異方性を考慮した P波方位異方性と鉛直異方性の解釈:東北地方_ (2018)
  • Author(s): 石瀬 素子，川勝 均，森重 学，汐見 勝彦
  • Organizer: 2018年地震学会秋季大会
• [Presentation] 日本列島下のPS変換面イメージング2.0 (2018)
  • Author(s): 川勝 均・金慧貞_
  • Organizer: 2018年地震学会秋季大会
• [Presentation] Scattered wavefield imaging of the Japan subduction structure using Hi-net array data (2018)
  • Author(s): Younghee Kim、Hitoshi Kawakatsu
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Preliminary study using harmonic decomposition of receiver functions to image non-isotropic characteristics of Japan subduction zone (2018)
  • Author(s): HyeJeong Kim1、Hitoshi Kawakatsu、Takeshi Akuhara
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Observation of multipathing at the western edge of the Pacific Large Low-Shear-Velocity Province (2018)
  • Author(s): Sunil K. Roy1、Nozomu Takeuchi、D. Srinagesh、M. Ravi Kumar、Hitoshi Kawakatsu
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Tsunakawa-Shaw Paleointensity Method Applied to the Holocene Surface Lavas in Hawai (2018)
  • Author(s): Yamamoto, Y., Yamaoka, R.
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 15th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Strength of the geomagnetic field during the Holocene deduced from the surface lavas on the island of Hawaii (2018)
  • Author(s): 山本裕二, 山岡 亮
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 火山岩と海底堆積物から探る過去の地磁気強度変動 (2018)
  • Author(s): 山本裕二
  • Organizer: 地球環境史学会第４回年会
  • Invited
• [Presentation] UDECONソフトウエアによる古地磁気連続試料の自然残留磁化のデコンボルーションの実例 (2018)
  • Author(s): 山本裕二, 山崎俊嗣, 金松敏也
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第144回講演会
• [Presentation] High resolution paleomagnetic secular variation records from Lake Biwa and its implications on core dynamics (2018)
  • Author(s): 小田啓邦, 山本裕二, 井内美郎
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Rock-magnetic properties of single crystals separated from granitic rocks: A guide for selecting samples for paleointensity determination (2018)
  • Author(s): 加藤千恵, 佐藤雅彦, 山本裕二, 綱川秀夫, Kirschvink Joseph
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Paleointensity experiments on single crystals separated from the middle Cretaceous Iritono granite (2018)
  • Author(s): 加藤千恵, 佐藤雅彦, 山本裕二, 綱川秀夫, Kirschvink Joseph
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Preliminary report on sedimentary structure and magnetostratigraphy of IODP Site U1490 (2018)
  • Author(s): 熊谷祐穂, 中村教博, Hatfield Robert, 山崎俊嗣, 山本 裕二, 国際深海科学掘削計画第363次乗船研究者
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Paleointensity experiments on diverse contemporaneous volcanic materials (2018)
  • Author(s): Ahn Hyeon-Seon, 山本裕二
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第144回講演会
• [Presentation] Preliminary report on depositional environment and relative paleomagnetic intensity of IODP Site U1490 (2018)
  • Author(s): 熊谷祐穂, 中村教博, Hatfield Robert G., 山崎俊嗣, 山本裕二
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会第144回講演会
• [Presentation] Waveform inversion for localized 3-D shear velocity structure in the lowermost mantle beneath Caroline hotspot (2018)
  • Author(s): Shota Kato, Kenji Kawai, Yuki Suzuki
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [Presentation] Waveform inversion for 3-D S-wave velocity structure of the D窶 region beneath Eurasia (2018)
  • Author(s): Tsubasa Ue, Kenji Kawai, Yuki Suzuki, Robert J. Geller
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [Presentation] Finite frequency effects on the S wavefields in the lowermost mantle for elastic and density models based on mineral physics (2018)
  • Author(s): Atsuki Oba, Kenji Kawai, Anselme F. E. Borgeaud, Robert J. Geller
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [Presentation] S-velocity structure of the mantle transition zone beneath the Northwestern Pacific inferred from waveform inversion and its geophysical interpretation (2018)
  • Author(s): Lina Yamaya, Anselme F. E. Borgeaud, Kenji Kawai, Maxim Ballmer
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [Presentation] Waveform inversion for 3-D S-wave velocity structure of the D窶イ窶イ region beneath Eurasia (2018)
  • Author(s): Tsubasa Ue, Kenji Kawai, Yuki Suzuki, Robert J. Geller
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [Presentation] 3-D S-velocity structure in the lowermost mantle beneath the Northern Pacific (2018)
  • Author(s): Yuki Suzuki, Kenji Kawai, Robert J. Geller
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [Presentation] Waveform inversion for the 3-D S-velocity structure of the mantle transition zone beneath Central America using USArray data (2018)
  • Author(s): Anselme F. E. Borgeaud, Kenji Kawai, Robert J. Geller, Maxim Ballmer
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [Presentation] Paleoslabs in the lowermost mantle detected using seismic waveform inversion (2018)
  • Author(s): Kenji Kawai
  • Organizer: Japan Geoscience Union Meeting 2018
• [Presentation] 3-D S-velocity structure of the transition zone beneath Central America and the Northeastern Pacific from waveform inversion (2018)
  • Author(s): Anselme F. E. Borgeaud, Kenji Kawai, Robert J. Geller
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 15th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] S-velocity structure of the mantle transition zone beneath the Northwestern Pacific inferred from waveform inversion and its geophysical interpretation (2018)
  • Author(s): Lina Yamaya, Anselme F. E. Borgeaud, Kenji Kawai, Maxim Ballmer
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society(AOGS)15th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of core electrical conductivity on core surface flow models (2018)
  • Author(s): Matsushima, M.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Core surface flows depending on electrical conductivity (2018)
  • Author(s): Matsushima, M.
  • Organizer: SEDI2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A core surface flow and acceleration toward building IGRF-13SV (2018)
  • Author(s): Matsushima, M., Shimizu, H., Takahashi, F., Minami, T., Nakano, S., Toh, H.
  • Organizer: 第144回地球電磁気・地球惑星圏学会
• [Presentation] Core flow interaction at the core-mantle boundary and at the inner core boundary inferred from a core surface flow model (2018)
  • Author(s): Matsushima, M.
  • Organizer: AGU fall meeting 2018
  • Int'l Joint Research