地球の不均質構造に起因する地震波の散乱とエンベロープ形成に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640400
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐藤 春夫 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80225987)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中原 恒 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (20302078) ; 吉本 和生 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10281966)
• Keywords: リソスフェア / 散乱 / 不均質 / S波 / レーリー波 / コーダ / 波動方程式 / ランダム媒質

Research Abstract

地殻から上部マントルにかけての深さ100km程度までの領域では,地震波伝播速度や密度の構造がいわゆる成層構造とは異なって強い不均質が存在すると考えられている.本研究では,ランダム不均質性が存在する構造の中を伝わる実体波や表面波のエンベロープを波動論および幅射伝達理論に基づいて導出すると共に、地震波形エンベロープの特徴を観測から明らかにした.平成13年度の研究成果を以下にまとめる.
1.ランダム不均質構造における実体波のエンベロープの研究
波動方程式の統計的処理に基づくマルコフ近似法によって,実体波エンベロープの直接的解法を提案すると共に,S波エンベロープの解析から東北地方の不均質構造のスペクトルを推定した.
2.長周期表面波のエンベロープの研究
100-200sという長い周期の上下動記録エンベロープの特徴を,レーリー波の一次等方散乱モデルによって説明することに成功した.さらに多重散乱を考慮した幅射伝達理論の定式化を行った.
3.観測・実験に基づく散乱現象の解析
韓国南東部における地震波の減衰特性を,コーダ規格化法による微小地震の波形解析から定量的に測定することに成功した.岩石標本を用いて超音波弾性波の伝播特性を調べ,そのエンベロープの崩れ方が不均質構造のスペクトルに強く依存することを明らかにした.
4.総合報告の執筆
不均質構造における地震波の散乱全体にする総合報告,コーダ波の励起に関する総合報告,およびエンベロープ形成に関する総合報告の執筆を行った.

Research Products

• [Publications] 佐藤春夫, 山下輝夫: "地震波散乱の研究とその展望"地震. 54. 65-76 (2001)
• [Publications] Sato, H., M.Nohechi: "Envelope formation of long period Rayleigh waves in vertical component seismograms : Single isotropic scattering model"J.Geophys. Res.. 106. 6589-6594 (2001)
• [Publications] Fehler, M., H.Sato: "Coda"Pure Appli. Geophys.. (印刷中). (2002)
• [Publications] Chung, T.- W., H.Sato: "Attenuation of high-frequency P-and S-waves in the crust of the southeastern Korea"Bull. Seismol. Soc. Am.. (印刷中). (2002)
• [Publications] Saito, T., H.Sato, M.Ohtake: "Envelope broadening of spherically outgoing waves in three-dimensional random media having power-law spectra"J. Geophys. Res.. (印刷中). (2002)
• [Publications] Sato, H., M.Fehler, R.S.Wu: "International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology (Chapter 13を執筆)"Academic Press(印刷中). (2002)