Seafloor geodetic measurements and modeling of the subduction processes along the southernmost Ryukyu trench

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05630
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 安藤 雅孝 静岡大学, 防災総合センター, 客員教授 (80027292)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 衛 琉球大学, 理学部, 教授 (60295293) ; 生田 領野 静岡大学, 理学部, 准教授 (60377984)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 海底地殻変動観測 / GNSS / 音響測距 / 1771年八重山地震 / プレート間固着率 / 琉球海溝 / 沈み込み帯 / 背弧海盆拡大

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、先行科研費研究（平成14ー16年）に引き続き実施されたものである。琉球海溝南部では、フィリピン海プレートとユーラシアプレートとの相対収束率は12.5cm / yに達する。プレート間結合は弱いと推測されているものの、1771年には、石垣、宮古、周辺に大きな津波被害を与える大地震を引き起こした。本研究の目的は、この一見相反する観測事実を解明するため、深海3300mの琉球前弧盆地に、海底ベンチマークを設置し（一辺2,100mの三角形の頂点に）、地殻変動の観測を通し、琉球前弧の下にプレート間カップリング状態を明らかにすることにある。測定方法と解析方法は以下の通り：GPSアンテナの3D座標は、長距離基線測定に適したソフトウェアIT（干渉計軌道）を用い、音速プロファイルは、各キャンペーンで1回測定し、 観測船の姿勢追跡にはジャイロコンパス（精度0.35deg）を用いた。測距は、キャンペーン観測ごとに2,800から9600回実施した。音速構造が時間的に滑らかに変化すると仮定して、最小二乗法により3つのトランスポンダの位置を決定した。解析方法は、Ikuta et al.（2008）の改良法による。
2014年10月から2017年3月までの3年間4回の観測データの解析結果により、トランスポンダーの三角形の中心の速度は、11.2±2.4cm / yr（ユーラシアプレート基準）と推定された。これは、波照間島南側の動き（5.0cm / yr）よりもはるかに速く、海底ベンチマーク周辺の前弧海盆がトレンチ方向に伸びていることを示している。海底ベンチマークの真下のプレート境界には、プレート間カップリングがない、または非常に弱いことを示唆している。しかし、観測データのエラーは大きく不確実性があり、推定速度ベクトルの精度を向上させるために観測を続ける必要がある。

Current Status of Research Progress

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

Reason

2014年10月から2017年3月までの3年半4回の観測データを用いて解析した結果、トランスポンダーの三角形の中心の速度は、11.2±2.4cm / yrと求められ、観測点直下のプレート境界には、プレート間カップリングがゼロ、ないし弱いと推定された。ただし、観測データのエラーは未だ大きく信頼性は低い。さらに、推定速度ベクトルの精度を向上させるために、精度をあげて測定を続ける必要がある。 このため、おおむね順調に進行としたが、計画以上の成果とは判断しなかった。

Strategy for Future Research Activity

本年度も前年度に引き続き、波照間沖で観測船を用いて観測を実施し、その後解析を行う。観測手法とデータ解析方法は前年度に用いた方法と同じである。GPSアンテナの3D座標は、長距離基線測定に適したソフトウェアIT（干渉計軌道）を用いて決定、音速プロファイルは観測当初と終了前に各1回測定しその時点での音速構造とする。 観測船の姿勢は、ジャイロコンパスにより決定する。測距は、キャンペーンごとに5000回以上実施する。音速構造が時間的に滑らかに変化すると仮定して、最小二乗法により3つのトランスポンダの位置を決定する。解析方法は、Ikuta et al。（2008）の改良型を用いる。本年度は、観測エラーをできるだけ小さく抑えるため、GPSアンテナ・ポールおよびトランスデューサ・ポールの固定方法の改善を行い、観測誤差を減らすよう努力する。本年度で、観測成果が十分に信頼できるものが得られるものと思われる。