３次元地震探査データに基づくプレート境界浅部の応力状態と詳細構造の推定

• 研究課題/領域番号: 18K13641
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分17040:固体地球科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 新井 隆太 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 (20738752)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 3D地震探査 / プレート沈み込み帯 / P波速度異方性 / 津波地震 / 波形インバージョン解析

研究成果の概要

プレート境界浅部の応力状態を明らかにするため、ニュージーランド・ヒクランギ沈み込み帯で取得した３次元地震探査データに走時トモグラフィ解析を適用し、P波速度とその方位異方性の3次元分布を高解像度で推定した。解析の結果、付加体内に発達する分岐断層とプレート境界断層の近傍で顕著なP波速度異方性を検出した。付加体内のP波の速い軸はプレート沈み込み方向に一致し、沈み込みによる圧縮応力場を反映している。一方、前弧海盆から陸側の領域ではP波の速い軸は海溝に平行な方向を向くことから、この場所を境にプレート境界での固着状態および上盤プレート内の断層構造が変化する可能性があることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、プレート境界浅部の地震波速度異方性がプレート境界の応力状態やすべり様式、断層構造と密接に関係することがわかった。その学術的な意義が認められ、本研究の成果を出版した国際学術論文はEditors' Highlightsに選出され、高い評価を受けた。本研究と同様のデータ解析を日本周辺を含む他の沈み込み帯に適用することで、プレート境界浅部の実態とそこで発生する地震活動に関する理解がさらに進むと考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Imperial College London(英国)
• [国際共同研究] GNS Science(ニュージーランド)
• [国際共同研究] University of Texas(米国)
• [国際共同研究] Imperial College London(英国)
• [国際共同研究] GNS Science(ニュージーランド)
• [国際共同研究] University of Texas(米国)
• [国際共同研究] Imperial College London(英国)
• [国際共同研究] GNS Science(ニュージーランド)
• [国際共同研究] University of Texas(米国)
• [雑誌論文] Three‐Dimensional P Wave Velocity Structure of the Northern Hikurangi Margin From the NZ3D Experiment: Evidence for Fault‐Bound Anisotropy (2020)
  • 著者名/発表者名: Arai Ryuta, Kodaira Shuichi, Henrys Stuart, Bangs Nathan, Obana Koichiro, Fujie Gou, Miura Seiichi, Barker Daniel, Bassett Dan, Bell Rebecca, Mochizuki Kimihiro, Kellett Richard, Stucker Valerie, Fry Bill, NZ3D Team
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 125 号: 12
  • DOI: 10.1029/2020jb020433
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Estimation of stress state and detailed structure at shallow plate boundary based on 3D seismic data (2020)
  • 著者名/発表者名: Arai Ryuta
  • 雑誌名: Impact 巻: 2020 号: 3 ページ: 20-22
  • DOI: 10.21820/23987073.2020.3.20
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New Zealand 3D Full Waveform Inversion (NZ3D-FWI) 2017-2018 Field Acquisition Report (2019)
  • 著者名/発表者名: Bell, R. M. Gray, J. Morgan, M. Warner, A. Fagereng, L. McNeill, K. Jacobs, S. A. Henrys, B. Fry, S. Watkins, H. Lacey, J. A. Black, V. Lane, D. Daly, D. Lindsay, N. Bangs, R. Arai, S. Kodaira, NZ3D-FWI Team
  • 雑誌名: GNS Science Report 巻: 71
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Recycling of depleted continental mantle by subduction and plumes at the Hikurangi Plateau large igneous province, southwestern Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki K.、Sutherland R.、Henrys S.、Bassett D.、Van Avendonk H.、Arai R.、Kodaira S.、Fujie G.、Yamamoto Y.、Bangs N.、Barker D.
  • 雑誌名: Geology 巻: 47 号: 8 ページ: 795-798
  • DOI: 10.1130/g46250.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 地震波構造探査に基づくプレート境界域の地震学的構造と地殻活動の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 新井隆太
  • 雑誌名: 地震 巻: 72 ページ: 1-16
  • NAID: 130007651932
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The NZ3D Experiment - Adding a new dimension for understanding slow slip events (2018)
  • 著者名/発表者名: MGL1801 Participants - Ryuta Arai, Stephen Ball, Nathan Bangs, Dan Barker, Joel Edwards, Melissa Gray, Shuoshuo Han, Harold Leah, Tim Reston, Hannah Tilley, and Harold Tobin
  • 雑誌名: GeoPRISMS Newsletters 巻: 40 ページ: 14-15
  • オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] P-wave velocity structure and stress state of shallow subduction faults in the northern Hikurangi margin, New Zealand, from NZ3D OBS data (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Arai, Shuichi Kodaira, Stuart Henrys, Nathan Bangs, Koichiro Obana, Gou Fujie, Seiichi Miura, Dan Barker, Dan Bassett, Rebecca Bell, Kimihiro Mochizuki, Richard Kellett, Valerie Stucker, Bill Fry, NZ3D team
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Seismic evidence for fault-bound anisotropy and its implications on fault structure in the northern Hikurangi subduction zone (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Arai, Shuichi Kodaira, Stuart Henrys, Nathan Bangs, Koichiro Obana, Gou Fujie, Seiichi Miura, Dan Barker, Dan Bassett, Rebecca Bell, Kimihiro Mochizuki, Richard Kellett, Valerie Stucker, Bill Fry, NZ3D team
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] ヒクランギ沈み込み帯北部プレート境界浅部周辺の P波異方性構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 新井隆太、小平秀一、Henrys Stuart、Bangs Nathan、尾鼻浩一郎、藤江剛、三浦誠一、Bassett Dan、Barker Dan、Bell Rebecca、望月公廣、NZ3D Team
  • 学会等名: 日本地震学会2019年度秋季大会
• [学会発表] Three-dimensional seismic structure of the shallow plate boundary in the northern Hikurangi margin from NZ3D OBS data (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Arai, Shuichi Kodaira, Richard Kellett, Valerie Stucker, Dan Bassett, Stuart Henrys, Koichiro Obana, Nathan Bangs, Dan Barker, Rebecca Bell, Kimihiro Mochizuki, Gou Fujie, Seiichi Miura, Bill Fry, NZ3D team
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Three-dimensional anisotropic P-wave velocity structure around the shallow plate boundary in the Northern Hikurangi margin, New Zealand (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Arai, Shuichi Kodaira, Stuart Henrys, Nathan Bangs, Koichiro Obana, Gou Fujie, Seiichi Miura, Dan Barker, Dan Bassett, Rebecca Bell, Joanna Morgan, Mike Warner, Kimihiro Mochizuki, Richard Kellett, Valerie Stucker, Bill Fry, NZ3D team
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Structural controls on shallow slow earthquakes: Implications from three-dimensional seismic structure of the Northern Hikurangi subduction zone, New Zealand (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Arai, Shuichi Kodaira, Stuart Henrys, Nathan Bangs, Koichiro Obana, Gou Fujie, Seiichi Miura, Dan Barker, Dan Bassett, Rebecca Bell, Joanna Morgan, Mike Warner, Kimihiro Mochizuki, Richard Kellett, Valerie Stucker, Bill Fry, NZ3D team
  • 学会等名: International Joint Workshop on Slow Earthquakes 2019
  • 国際学会
• [学会発表] ニュージーランドヒクランギ沈み込帯における地震波構造探査・自然地震観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 新井隆太・小平秀一・藤江剛・尾鼻浩一郎・山本揚二朗・三浦誠一・望月公廣・仲谷幸浩・Stuart Henrys・Dan Barker・Richard Kellett・Dan Bassett・Nathan Bangs・Harm van Avendonk
  • 学会等名: ブルーアースサイエンス・テク2019
• [学会発表] 地震波構造探査に基づくプレート境界域の地震学的構造と地殻活動の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 新井隆太
  • 学会等名: 日本地震学会2018年秋季大会
  • 招待講演
• [学会発表] Summary of NZ3D (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Arai
  • 学会等名: Mini-Workshop at AGU -Investigating subduction processes at the Hikurangi margin, New Zealand-
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] NZ3D OBS experiment: Toward elucidating high-resolution plate boundary structure, offshore Gisborne, Hikurangi margin, New Zealand (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Arai, Shuichi Kodaira, Richard L Kellett, Valerie K Stucker, Dan Bassett, Stuart A Henrys, Koichiro Obana, Nathan L Bangs, Daniel H N Barker, Rebecca E Bell, Kimihiro Mochizuki, Seiichi Miura, Bill Fry, NZ3D team
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Resolving Fine-Scale Velocity Structure of the Plate Boundary in the Northern Hikurangi Margin from the NZ3D OBS Survey (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Arai, Shuichi Kodaira, Richard L Kellett, Valerie K Stucker, Dan Bassett, Stuart A Henrys, Koichiro Obana, Nathan L Bangs, Daniel H N Barker, Rebecca E Bell, Kimihiro Mochizuki, Seiichi Miura, Bill Fry, NZ3D team
  • 学会等名: New Zealand Geosciences 2018
  • 国際学会
• [学会発表] NZプロジェクト －ヒクランギ沈み込帯での大規模海底地震観測－ (2018)
  • 著者名/発表者名: 新井隆太・小平秀一 ・藤江剛・尾鼻浩一 郎・山本揚二朗・三浦誠一・ 望月公廣・ 仲谷幸浩・Stuart Henrys・Dan Barker・Richard Kellett・Dan Bassett・Nathan Bangs・Harm van Avendonk
  • 学会等名: 日本地震学会2018年秋季大会
• [備考] 新井 隆太 副主任研究員らの論文がEditors' Highlightsに選出
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/rimg/j/topics/20210115.html