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脈動実体波を用いた地球深部構造推定

研究課題

研究課題/領域番号 21K03715
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

西田 究  東京大学, 地震研究所, 教授 (10345176)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード地球内部構造推定 / 脈動 / 海洋波浪 / 地動の脈動 / 地震波干渉法
研究開始時の研究の概要

脈動P波を観測した場合には、走時の測定は原理的に難しい。そのため、脈動 P波から地球内部構造を推定する場合には、何を観測量とすべきかという問題があった。そこで本計画では、走時異常に対応する測定量として、auto-focusing 法 によって測定した震央距離距離の異常を提案する。測定した震央距離の異常値から、CMBと遷移層構造の推定をめざす。

研究実績の概要

近年、地震とは独立に海洋波浪によって励起される地震動である脈動が注目されています。周波数0.1-0.3 Hzの帯域ではレイリー波とP波が強く励起されていることが知られています。本課題では、脈動実体波を地震のような空間的に局在化したイベントとして扱うことで地震波干渉法の実体波抽出における問題点を克服し地球深部構造推定を行う手法を提案しています。
本年度は、昨年度に引き続き0.1-0.3Hzの周波数帯域でS波脈動の励起について系統的に調べました。得られた脈動S波のカタログは、脈動SV波のパワーが脈動P波のパワーの3-10%程度、脈動SH波のパワーが脈動P波のパワーの3%程度と見積もられました。また、脈動P波のパワーで規格化した脈動SH波のパワーは波源域の堆積物のS波共鳴周期が長くなるほど大きくなる傾向が見られ、脈動SH波の励起に波源域でのS波の共鳴が関連することを示唆しています。
本年度は日本列島下の上部マントル・遷移層の構造を推定するため、昨年度Hi-netデータを用いて推定した一般化レシーバー関数を、深さ100-1000 kmに投影しました。得られた結果は大局的には地震波形を用いた先行研究の結果と整合的である一方、以下の3領域で先行研究とは異なる構造を示しました。(1)九州東部から四国西部にかけて410 km不連続面の上昇が見られ、直上に地震波速度の鋭い不連続面が存在する可能性を示唆しています。(2)北海道北部から樺太にかけて410 km不連続面の上昇が見られました。これは、太平洋プレートの沈み込みに伴うものと考えられます。(3)北緯37度東経133度付近においてマントル遷移層の厚さが周囲に比べ薄くなっている領域が見られました。この構造は、沈み込んだ太平洋プレートの裂け目と関連している可能性があります。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は、昨年度得られた成果をまとめ、本研究課題の主要な成果として投稿論文として発表したため、概ね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

日本列島のデータを使っている限りにおいて、カタログの空間的なカバレージには限界がある。今年度に引き続き北米などのデータを用いた解析を行い、今後は各国に展開されるより多くの地震波形データに適用し、より広い領域をカバーした実体波脈動のカタログ化を行う予定です
現在はP-s変換の検出のみ成果と投稿論文として発表しましたが、今後は異なった深度で変換・反射した地震波を解析する予定である。また、これまでの研究成果は観測点直下の構造に注目してきましたが、今後は脈動直下の構造を如何に推定するか長期的に取り組んで行く予定です。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 4件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ambient noise multimode surface wave tomography2024

    • 著者名/発表者名
      Nishida Kiwamu、Takagi Ryota、Takeo Akiko
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-42

    • DOI

      10.1186/s40645-023-00605-8

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Retrieval and precise phase-velocity estimation of Rayleigh waves by the spatial autocorrelation method between distributed acoustic sensing and seismometer data2024

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Shun、Shinohara Masanao、Nishida Kiwamu、Takeo Akiko、Yamada Tomoaki、Yomogida Kiyoshi
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 237 号: 2 ページ: 1174-1188

    • DOI

      10.1093/gji/ggae103

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extraction of Mantle Discontinuities From Teleseismic Body‐Wave Microseisms2023

    • 著者名/発表者名
      Kato S.、Nishida K.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 50 号: 18

    • DOI

      10.1029/2023gl105017

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tidal response of seismic wave velocity at shallow crust in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Takano, Kiwamu Nishida
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: - 号: 9

    • DOI

      10.1029/2023gl103011

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Understanding Surface Wave Modal Content for High-Resolution Imaging of Submarine Sediments with Distributed Acoustic Sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Viens, L. M. Perton, Z.J. Spica, K Nishida, T. Yamada, M. Shinohara
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 232 号: 3 ページ: 1668-1683

    • DOI

      10.1093/gji/ggac420

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Detailed S-wave velocity structure of sediment and crust off Sanriku, Japan by a new analysis method for distributed acoustic sensing data using a seafloor cable and seismic interferometry2022

    • 著者名/発表者名
      Fukushima Shun、Shinohara Masanao、Nishida Kiwamu、Takeo Akiko、Yamada Tomoaki、Yomogida Kiyoshi
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 74 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1186/s40623-022-01652-z

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multimode dispersion measurement of surface waves extracted by multicomponent ambient noise cross-correlation functions2022

    • 著者名/発表者名
      Takagi Ryota、Nishida Kiwamu
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 231 号: 2 ページ: 1196-1220

    • DOI

      10.1093/gji/ggac225

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear Earthquake Response of Marine Sediments With Distributed Acoustic Sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Viens Loic、Bonilla Luis Fabian、Spica Zack J.、Nishida Kiwamu、Yamada Tomoaki、Shinohara Masanao
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 号: 21

    • DOI

      10.1029/2022gl100122

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] S-wave modelling of the Showa-Shinzan lava dome in Usu Volcano, Northern Japan, from seismic observations2022

    • 著者名/発表者名
      Takeo Akiko、Nishida Kiwamu、Aoyama Hiroshi、Ishise Motoko、Kai Takeru、Kurihara Ryo、Maeda Takuto、Mizutani Yuta、Nakashima Yuki、Nagahara Shogo、Wang Xiaowen、Ye Lingling、Akuhara Takeshi、Aoki Yosuke
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: - 号: 3 ページ: 1662-1678

    • DOI

      10.1093/gji/ggac111

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Global Centroid Single Force Catalog of P‐Wave Microseisms2022

    • 著者名/発表者名
      Nishida Kiwamu、Takagi Ryota
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 127 号: 4

    • DOI

      10.1029/2021jb023484

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Subsurface Imaging With Ocean‐Bottom Distributed Acoustic Sensing and Water Phases Reverberations2022

    • 著者名/発表者名
      Spica Zack J.、Castellanos Jorge C.、Viens Lo?c、Nishida Kiwamu、Akuhara Takeshi、Shinohara Masanao、Yamada Tomoaki
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 号: 2

    • DOI

      10.1029/2021gl095287

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sedimentary Structure Derived From Multi‐Mode Ambient Noise Tomography With Dense OBS Network at the Japan Trench2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaya Lina、Mochizuki Kimihiro、Akuhara Takeshi、Nishida Kiwamu
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 126 号: 6

    • DOI

      10.1029/2021jb021789

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Ocean infragravity waveによるRayleigh waveの励起2023

    • 著者名/発表者名
      正本 義宗, 西田 究
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 常時微動を用いた日本海溝・千島海溝会合部におけるS波速度構造推定2023

    • 著者名/発表者名
      髙木 涼太, 東 龍介, 日野 亮太, 西田 究, 篠原 雅尚
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会 2023年11月1日
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] DASと3成分地震計によるspatial autocorrelationの定式化とLove波のDAS地震波干渉法への影響2023

    • 著者名/発表者名
      福島 駿, 篠原 雅尚, 西田 究, 竹尾 明子, 山田 知朗, 蓬田 清
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] S-netで観測された常時微動表面波の位相速度の方位依存性2023

    • 著者名/発表者名
      高木 涼太, 西田 究
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] A global search for SV/SH-wave microseisms2023

    • 著者名/発表者名
      加藤 翔太, 西田 究
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Extraction of P-s converted wave from teleseismic P-wave microseisms2022

    • 著者名/発表者名
      Shota Kato, Kiwamu Nishida
    • 学会等名
      AGU fall meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 日本列島における脈動P波起源P-s変換波の抽出2022

    • 著者名/発表者名
      加藤 翔太, 西田 究
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Extraction of P-s converted wave from ambient seismic noise2022

    • 著者名/発表者名
      Shota Kato, Kiwamu Nishida
    • 学会等名
      JpGU meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Extension of Seismic Interferometry for Marine DAS Data - Application of FK Filter and Formularization of SPAC Between DAS and Seismometer2022

    • 著者名/発表者名
      Shun Fukushima, Masanao Shinohara, Kiwamu Nishida, Akiko Takeo, Tomoaki Yamada, Kiyoshi Yomogida
    • 学会等名
      AGU fall meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 常時微動トモグラフィーによる日本海溝・千島海溝沿い前弧海域下の3次元S波速度構造2022

    • 著者名/発表者名
      髙木 涼太, 西田 究
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] DASと3成分地震計によるspatial autocorrelationの定式化と三陸沖海底ケーブルデータへの適用2022

    • 著者名/発表者名
      福島 駿, 篠原 雅尚, 山田 知朗, 西田 究, 竹尾 明子, 蓬田 清
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of seismic interferometry analysis for DAS data on a seafloor cable to determine shallow S-wave velocity structure with spatially high resolution.2022

    • 著者名/発表者名
      福島 駿, 篠原 雅尚, 西田 究, 竹尾 明子, 山田 知朗, 蓬田 清
    • 学会等名
      JpGU meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 脈動P波の震源カタログ:波浪モデルWAVEWATCH IIIとの比較2021

    • 著者名/発表者名
      西田究 , 高木涼太
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 日本列島における脈動実体波のP-s変換波の抽出2021

    • 著者名/発表者名
      加藤翔太 , 西田究
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Ambient noise tomography in the offshore forearc region along the Japan trench using S-net data2021

    • 著者名/発表者名
      高木涼太 , 西田究
    • 学会等名
      地球惑星科学連合2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Extraction of P-wave reflections of mantle discontinuities from ambient seismic noise beneath Japan2021

    • 著者名/発表者名
      加藤翔太 , 西田究
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 脈動P波の震源カタログ2021

    • 著者名/発表者名
      西田究, 高木涼太
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://www.eri.u-tokyo.ac.jp/people/knishida/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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