2020 Fiscal Year Research-status Report
Reverse time reflection imaging of crustal structure using earthquakes
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19K04028
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
白石 和也 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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 俊樹 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50210935)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 自然地震 / 地殻内不均質構造 / 反射波 / 透過波 / 地下構造の描像 / 数値シミュレーション / 音響波 / 弾性波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地下の不均質な構造を調べる有効な手段の一つは、地中を伝わる地震波を利用することである。日常的に発生する地震活動を常時観測した波形情報から地下構造の理解を深めることを目的として、本研究では、地震観測網で蓄積される記録について観測点の情報だけに基づいて地震波を解析し、地下深部の構造を描像するための研究開発を行う。2020年度の主な研究成果は、陸域における実際の自然地震観測データを解析して提案手法の実証を行ったほか、反射波を解析対象として開発した本手法を地下深部からの透過変換波へ応用する改良を行ったことである。また、前年度に実施した手法開発および数値シミュレーションの成果を取りまとめて国際学術誌に投稿し、2021年度に論文が出版される予定である。
提案手法の有効性を実証するため、前年度に実施した数値シミュレーションの結果を踏まえて比較的観測密度の高い関東地域の陸上地震観測網を選択し、実際の地震観測データに本手法を適用した。公開されている地震観測網のデータから3年間の近地地震の波形記録を多数抽出して解析を行った結果、関東の地下に沈み込んだ海洋性プレートの上面を示唆する反射波断面が得られた。人工震源を用いた調査では見ることが難しく、また自然地震を解析する従来手法に比べるとより詳細に、地下深部の構造を描き出すことができた。また、地震波に含まれるP波とS波の両方を同時に扱う弾性波タイプの反射波解析法を応用し、地下深部からの地震波が地層境界でP波からS波へと変換して透過する波を用いてその境界を描像する手法を開発した。数値シミュレーションを通じて、手法の妥当性と従来法に対するいくつかの利点が確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
以下の主な3つの点から、本研究は当初計画以上に進展している。
まず、当初計画に即して、実際の地震観測データを用いた反射波の解析を実施している。2019年度に実施の数値シミュレーションで示された、受振点密度と描像し得る地下構造の関係を踏まえて、比較的観測点密度の高い関東地域の陸上稠密地震観測網を対象として解析を行った。公開されている既存の地震観測データから近地地震の波形記録を収集し、さらにその中から解析に適した記録を効率的に抽出する方法を検討した。データ解析の結果、スラブの上面を示唆する反射波を含む地下構造断面を得た。
次に、当初は反射波の解析を対象に開発されたリバースタイム法を、透過変換波の解析へ応用した。2019年度に開発した手法のうち弾性波動場に基づく方法を改良することで、主に遠地地震によるP波がS波へ変換して透過した波を対象とする地下構造の解析が可能となった。本項目は当初計画になかったもので、初年度の結果を基にして行った新たな応用への発展的な研究の一つである。
さらに、2019年度に行った音響波動場および弾性波動場におけるリバースタイム法の開発と数値実験に基づく研究成果を取りまとめて国際学術誌に論文投稿し、査読を受けている。当該論文は2021年度に出版される予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、実際の地震観測データの解析を通じた提案手法の実証実験を継続し、その取りまとめを行う。陸上稠密地震観測のデータを対象としたリバースタイム法の解析を実施し、2020年度結果の品質改善を図りつつ複数測線での解析を行い、従来法による既存の結果や地下構造情報との比較研究を行う。また、地下構造イメージの品質改善を図るため、リバースタイム法で必要とする速度モデルの違いによる影響とその修正可能性、データ前処理の工夫などについて検討する。提案手法の実用性を高めるために、従来法に対する優位点を示すとともに実用上の課題や解決にむけた研究指針を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じたのは、新型コロナウィルス感染症の蔓延防止のため、2020年度の学会や研究打合せのオンライン実施に伴い、国内外の旅費を使用しなかったことが大きな理由である。旅費に計上していた一部は、情報収集のための書籍購入、大規模な数値シミュレーションおよび実データの解析と結果表示に適した計算機環境を増強するための物品費に充当した。2021年度には、出版予定論文のオープンアクセス費用に充てるほか、継続的な成果公表のための学会参加および次回論文の投稿にかかるその他費用、実際の自然地震データの解析で必要となるメモリやストレージの計算機設備の増強、書籍購入などの物品費、リサーチアシスタントの謝金として研究費を使用する計画である。
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