2017 Fiscal Year Annual Research Report
沈み込み帯へのインプット：海底地震観測から探る海溝海側太平洋プレートの構造不均質
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16H04045
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
尾鼻 浩一郎 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地震津波海域観測研究開発センター, 主任研究員 (10359200)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 海洋プレート / 地殻・マントル構造 / アウターライズ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では海溝軸からアウターライズ領域で得られた地震観測データを用いて、海洋地殻・マントルの地震学的構造を解析し、沈み込み帯へのインプットである海洋プレートに水がどのようにとりこまれ、沈み込み帯深部へと輸送されていくのかを明らかにすることを目指している。H29年度は、昨年度に引き続き2011年から2014年にかけて取得された地震観測データを使用して、宮城沖日本海溝の海溝軸海側における太平洋プレート最上部マントルの速度構造についてトモグラフィ解析を行い、P波構造に加えS波構造についても評価を行った。また、日本海溝北部三陸沖における地震観測データも用いて、太平洋プレート最上部マントルの速度構造不均質についても解析を行った。また、この結果を踏まえ、より広域での構造不均質を評価するため、日本海溝南部福島茨城沖での取得された観測データについて、速度構造解析のための追加の検測作業を実施した。
短波長構造不均質に着目した散乱・減衰構造解析では、宮城沖海溝周辺を対象として4-8Hz、8-16Hz、16-32Hzの波形エンベロープを用いて構造推定を実施した。その結果、陸側プレートの海溝軸付近で散乱が最も強く、プチスポット域やM7クラスの3つの大地震の震源域付近でやや散乱が強いことを明らかにした。震源域では16-32Hzでの散乱係数が低周波数帯域に比べて大きいという特異性が共通してみられ、大地震で形成された破砕構造と関連した構造の可能性が考えられる。
スラブ内で発生した地震によって励起され海洋マントル中を伝播した地震波が基盤やモホ面でS波に変換したPos変換波を日本海溝沖から北西太平洋まで広域にわたって調べた結果、基盤とモホ面が海溝軸に近づくにつれて不明瞭になるとともに、異方性のパターンが変化していることがわかった。
以上に加え、データ公開に向けた作業も解析と並行して進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2011年から2014年に取得された地震観測データを用いたトモグラフィ解析では、宮城沖日本海溝の海溝軸海側における太平洋プレート最上部マントルのP波ならびにS波速度構造解析を実施した。結果については、学会発表を行うとともに論文作成中である。また、宮城沖での解析の成果を活用し、日本海溝北部三陸沖でも同様の解析を実施し、太平洋プレート最上部マントルの速度構造不均質の存在を明らかにした。結果は、論文として公表しており、日本海溝に沈み込む太平洋プレートの速度構造不均質について、より広域で検討できる可能性を示すことができている。また、これを踏まえて、日本海溝南部のデータで取得されたデータについても解析の準備を進めている。
散乱・減衰構造解析では、波動伝播シミュレーションに基づいて散乱減衰や非弾性減衰が変化する媒質での人工データを作成し、散乱・非弾性減衰の水平変化を推定する手法を構築するとともに、実データでも安定した解析が行えることを確認した。実データに基づく結果では、大地震で形成された破砕構造と関連したと考えられる構造が見られるなど、構造の解釈も進めることができている。
また、これまでの解析で、構造の不均質性を理解する上で異方性の影響を評価することが重要であるということが示されていたが、Pos変換波を用いることで、海底堆積物とそれより深部の海洋性地殻のS波偏向異方性構造を推定することができた。
データ公開に向けた取り組みも、計画にそって進められている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究の進捗を踏まえ、今後は以下のような計画で、各解析をすすめる方針である。（1）トモグラフィ解析：宮城沖の解析の成果の取りまとめを行う。また、福島・茨城沖のデータについても解析を進め、H29年度にとりまとめた三陸沖の成果も含めて海洋プレートの速度構造不均質について広域で検討を行う。（2）散乱・減衰構造解析：これまでに（1）のトモグラフィ解析を行なったデータも活用して散乱及び減衰構造の解析を実施し、地下の短波長不均質構造の分布を明らかにする。（3）干渉法解析（異方性解析）：H29年度には、日本海溝沖において基盤とモホ面の不均質構造と、海底堆積物とそれより深部の海洋性地殻のS波偏向異方性構造を推定した。今後は、得られた不均質構造と異方性構造の空間変化に関して考えられる要因（メカニズム）を検討し、それらを論文としてまとめる。また、以上の解析の成果を踏まえて海洋プレートの構造不均質と含水化過程について統合的な解釈を行うとともに、データ公開に向けた作業も引き続き実施する。
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