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マントル遷移層探査のための海底観測技術の高度化

研究課題

研究課題/領域番号 23K20893
補助金の研究課題番号 21H01186 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
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

歌田 久司  東京大学, 地震研究所, 名誉教授 (70134632)

研究分担者 多田 訓子  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 副主任研究員 (00509713)
塩原 肇  東京大学, 地震研究所, 教授 (60211950)
清水 久芳  東京大学, 地震研究所, 教授 (70302619)
馬場 聖至  東京大学, 地震研究所, 准教授 (70371721)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
2025年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2024年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード海底長期観測 / マントル遷移層 / 電磁気観測 / 地震観測 / 機器開発
研究開始時の研究の概要

マントル遷移層(深さ410-660kmに対応する)の構造解明は、地球内部の活動を理解するために重要である。本研究は深海底において長期観測を実施してマントル遷移層を探査するための新しい装置と、観測データの解析手法の開発を目的として実施する。従来の観測装置では設置/回収のために補助装置(深海無人探査機など)が必要であることなどの制約により、観測実施の機会が極めて限られるのが難点であった。本研究で開発する観測装置は補助装置の制約を大幅に軽減するもので、マントル遷移層探査の実施機会が大幅に増大することが期待される。また新たな解析手法の開発によって、マントル遷移層に関するより正確な情報抽出が可能となる。

研究実績の概要

本研究は、マントル遷移層研究のグローバル展開に貢献することを目的として、観測技術開発(海底電磁気探査技術の飛躍的な高度化を遂げること)が本研究の柱となるが、同時に観測で得られる長期地震電磁気データの解析によるマントル遷移層の構造解明についても有効な手法の開発を進めることが必要である。本年度は以下の研究を進めた。
・観測技術開発
従来の方法では、マントル遷移層の電気伝導度構造解明のために必須の観測装置EFOS(地球電場観測装置)の設置と回収を無人探査機(ROV)を用いて行なってきた。この方式では、観測を実施する機会が極めて限られてしまう。これを解決するために、設置及び回収方法を多様化する必要がある。本研究ではEFOSの回収を、自己浮上方式でできるようにすることを目標としているが、そのためには、本体耐圧容器と電場測定用のケーブルを自動的に切り離す必要がある。前年度に行った試作した方式のテスト結果によれば、確実に本体耐圧球とケーブルを切り離すことができないことが判明した。そこで本年度は根本的に改め、新たな方式での切り離しメカニズムを設計した。
・データ解析
周期3時間から1日の間の帯域の電磁場変動は,上部マントル深部から遷移層上部に感度が高い一方,空間形状が複雑なため有効な解析手段が未整備で,この帯域が情報のギャップになっている.本研究グループでは,この帯域の解析手法の開発に以前より取り組んできた(例えばShimizu et al., 2009)が,なお多くの課題が残されている.そこで、過去の研究計画等で取得したデータを用いながら解析手法の開発を進めた。特に、球座標系でもモデル計算手法を改良し、正しいMT応答関数が求められるようにした。結果を論文にまとめて国際誌に投稿した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初計画では開発した機器のテスト観測を実施する予定であったが、研究航海を獲得できなかった。次年度に再度申請をし直す予定である。

今後の研究の推進方策

装置のテスト観測の目処が立っていないことを除くと、本研究計画は全体として順調に進んでいる。一方で学術研究船の共同利用による航海の獲得は年々厳しくなってきており、最近の採択状況を見ると本研究の目的に適うテスト(陸から離れた深海底において行うことが望ましい)を実施する提案が採択される可能性は低い。今後も航海の獲得を目指して全力を尽くすが、場合によっては大型水槽等を利用したテストで代用することも考慮する。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 8件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 13件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] ソウル大学(韓国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Noise Reduction from Vertical-Component Seismograms Recorded by Broadband Ocean-Bottom Seismometers Deployed at the Western Pacific2023

    • 著者名/発表者名
      Kawano Yuki、Isse Takehi、Kawakatsu Hitoshi、Shiobara Hajime、Takeuchi Nozomu、Sugioka Hiroko、Kim YoungHee、Utada Hisashi、Lee Sang-Mook
    • 雑誌名

      Bulletin of the Seismological Society of America

      巻: 113 号: 4 ページ: 1759-1771

    • DOI

      10.1785/0120220256

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Seismic Structure of the Lithosphere‐Asthenosphere System Beneath the Oldest Seafloor Revealed by Rayleigh‐Wave Dispersion Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Kawano Yuki、Isse Takehi、Takeo Akiko、Kawakatsu Hitoshi、Morishige Manabu、Shiobara Hajime、Takeuchi Nozomu、Sugioka Hiroko、Kim YoungHee、Utada Hisashi、Lee Sang‐Mook
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 128 号: 6

    • DOI

      10.1029/2023jb026529

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Olivine Fabrics in the Oceanic Lithosphere Constrained by <i>Pn</i> Azimuthal Anisotropy2023

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Nozomu、Isse Takehi、Kawakatsu Hitoshi、Shiobara Hajime、Sugioka Hiroko、Ito Aki、Utada Hisashi、Yamada Tomoaki
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 128 号: 6

    • DOI

      10.1029/2023jb026428

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Seismic Velocity Structure of Upper Mantle Beneath the Oldest Pacific Seafloor: Insights From Finite‐Frequency Tomography2023

    • 著者名/発表者名
      Kang Hyunsun、Kim YoungHee、Hung Shu‐Huei、Lin Pei‐Ying Patty、Isse Takehi、Kawakatsu Hitoshi、Lee Sang‐Mook、Utada Hisashi、Takeuchi Nozomu、Shiobara Hajime、Sugioka Hiroko、Kim Seung‐Sep
    • 雑誌名

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      巻: 24 号: 9

    • DOI

      10.1029/2022gc010833

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A simple method to evaluate the uncertainty of magnetotelluric forward modeling for practical three-dimensional conductivity structure models2023

    • 著者名/発表者名
      Baba Kiyoshi
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 75 号: 1 ページ: 67-67

    • DOI

      10.1186/s40623-023-01832-5

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simulated distributions of pumice rafts in Japan following eruptions at volcanic islands and submarine volcanoes.2023

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa, H., Kuwatani, T., Tada, N., Watanabe K.H.
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: 10 号: 1 ページ: 21-21

    • DOI

      10.1186/s40645-023-00552-4

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inference of velocity structures of oceanic crust and upper mantle from surface waveform fitting2023

    • 著者名/発表者名
      Nagai Haruka、Takeuchi Nozomu、Kawakatsu Hitoshi、Shiobara Hajime、Isse Takehi、Sugioka Hiroko、Ito Aki、Utada Hisashi
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 233 号: 3 ページ: 1974-1986

    • DOI

      10.1093/gji/ggad049

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characteristics of Background Noise in the Oldest-1 Array Deployed on the Oldest Part of the Pacific Plate2023

    • 著者名/発表者名
      Tae-shin Kim, Ji-hoon Park, Ji-won Ko, Se-young Oh, MichaelWitek, Sung-Joon Chang, Sang-Mook Lee, YoungHee Kim, Hisashi Utada, Hitoshi Kawakatsu, Hajime Shiobara, Takehi Isse, Nozomu Takeuchi, and Hiroko Sugioka
    • 雑誌名

      Bull. Seismol. Soc. Am.

      巻: XX 号: 4 ページ: 1-22

    • DOI

      10.1785/0120220215

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The effect of initial and prior models on phase tensor inversion of distorted magnetotelluric data2022

    • 著者名/発表者名
      Rung-Arunwan T.、Siripunvaraporn W.、Utada H.
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 74 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40623-022-01611-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Tilt observations at the seafloor by mobile ocean bottom seismometers2021

    • 著者名/発表者名
      H. Shiobara, A. Ito, H. Sugioka, M. Shinohara, T. Sato
    • 雑誌名

      Front. Earth Sci.

      巻: 8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lithosphere?asthenosphere boundary beneath the Sea of Japan from transdimensional inversion of S-receiver functions2021

    • 著者名/発表者名
      Akuhara Takeshi、Nakahigashi Kazuo、Shinohara Masanao、Yamada Tomoaki、Shiobara Hajime、Yamashita Yusuke、Mochizuki Kimihiro、Uehira Kenji
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 73 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40623-021-01501-5

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis on microseism characteristics by typhoon ‘HAGIBIS’ using land and ocean-bottom seismometers2021

    • 著者名/発表者名
      Ko Ji-won、Kim Tae-shin、Park Ji-hoon、Oh Se-young、Chang Sung-Joon、Kim Ki Young、Lee Sang-Mook、Kim YoungHee、Utada Hisashi、Kawakatsu Hitoshi、Shiobara Hajime、Isse Takehi、Takeuchi Nozomu
    • 雑誌名

      Journal of the Geological Society of Korea

      巻: 57 号: 3 ページ: 339-352

    • DOI

      10.14770/jgsk.2021.57.3.339

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Drift of an ocean bottom electromagnetometer from the Bonin to Ryukyu Islands: estimation of the path and travel time by numerical tracking experiments2021

    • 著者名/発表者名
      Tada Noriko、Nishikawa Haruka、Ichihara Hiroshi、Watanabe Hiromi Kayama、Kuwatani Tatsu
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 73 号: 1

    • DOI

      10.1186/s40623-021-01552-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Seismic evidence for a thermochemical mantle plume underplating the lithosphere of the Ontong Java Plateau2021

    • 著者名/発表者名
      Isse Takehi、Suetsugu Daisuke、Ishikawa Akira、Shiobara Hajime、Sugioka Hiroko、Ito Aki、Kawano Yuki、Yoshizawa Kazunori、Ishihara Yasushi、Tanaka Satoru、Obayashi Masayuki、Tonegawa Takashi、Yoshimitsu Junko
    • 雑誌名

      Communications Earth & Environment

      巻: 2 号: 1 ページ: 98-98

    • DOI

      10.1038/s43247-021-00169-9

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] New phase velocity measurement of Love waves for the oceanic upper-mantle using a two-mode approach2023

    • 著者名/発表者名
      T. Isse, Y. Kawano, A. Takeo, H. Kawakatsu, H. Shiobara, N. Takeuchi, H. Sugioka, Y. Kim, H. Utada and S.-M. Lee
    • 学会等名
      AGU fall meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development a modified deep-sea electric field observation system for electromagnetic sounding of mantle transition zone2023

    • 著者名/発表者名
      清水 久芳、多田 訓子、馬場 聖至、塩原 肇、歌田 久司
    • 学会等名
      日本地球惑星連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Anisotropic 1-D electrical resistivity structure of the lithosphere-asthenosphere system beneath the West Philippine Basin2023

    • 著者名/発表者名
      松野 哲男、馬場 聖至
    • 学会等名
      日本地球惑星連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Restart of the ultra-deep “broadband" OBS (UDBBOBS) development2023

    • 著者名/発表者名
      Hajime Shiobara, Aki Ito, Hiroko Sugioka, Masanao Shinohara
    • 学会等名
      AGU fall meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Broadband dispersion analysis of Love waves: a case study in the oldest Pacific Ocean2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kawano, Takehi Isse, Akiko Takeo, Hitoshi Kawakatsu, Hajime Shiobara, Nozomu Takeuchi, Hiroko Sugioka, YoungHee Kim, Hisashi Utada, Sang-Mook Lee
    • 学会等名
      日本地球惑星連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] S-wave isotropic and radially anisotropic velocity structure around the Mariana Trench inferred from ambient noise tomography2022

    • 著者名/発表者名
      Tae-shin Kim, Sung-Joon Chang, Michael Witek, Sang-Mook Lee, YoungHee Kim, Hisashi Utada, Hitoshi Kawakatsu, Hajime Shiobara, Takehi Isse, Nozomu Takeuchi
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] S-wave isotropic and radially anisotropic velocity structure in the Western Pacific inferred from partitioned waveform inversion2022

    • 著者名/発表者名
      Ji-hoon Park, Sung-Joon Chang, Michael Witek, Sang-Mook Lee, YoungHee Kim, Hisashi Utada, Hitoshi kawakatsu, Hajime Shiobara, Takehi Isse, Nozomu Takeuchi
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrical conductivity structure of old oceanic mantle in the northwestern Pacific: Achievements for Normal Oceanic Mantle project2021

    • 著者名/発表者名
      Baba, K. T. Matsuno, N. Tada, H. Shimizu, and H. Utada
    • 学会等名
      International Symposium on Deep Earth Exploration and Practices
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hawaii-Emperor Bending geometry gives chance to estimate mantle viscosity from integrated electrical resistivity, seismic velocity, and geodynamic simulation2021

    • 著者名/発表者名
      Baba, K. T. Isse, M. Jegen, M. Moorkamp, A. Schloemer, B. Steinberger, and HEB research group
    • 学会等名
      Pacific Array Workshop 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On synthetic marine magnetotelluric inversion study: reproduction of error in data2021

    • 著者名/発表者名
      Baba, K.
    • 学会等名
      JpGU meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of Background Noise in OLDEST-1 Pacific Array Deployed in the Western Pacific2021

    • 著者名/発表者名
      Tae-shin Kim, Park Ji-hoon, Oh Se-young, Ji-won Ko, Sung-Joon Chang, Sang-Mook Lee, Younghee Kim, Hisashi Utada, Hitoshi Kawakatsu, Hajime Shiobara, Takehi Isse and Nozomu Takeuchi
    • 学会等名
      AGU fall meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Seismic Velocity Structure of Upper Mantle Beneath the Oldest Pacific Ocean Basin: Insights from Finite-frequency Tomography2021

    • 著者名/発表者名
      H. Kang, Y.H. Kim, S.-H. Hung, P. Lin, T. Isse, H. Shiobara, H. Kawakatsu, S.-M. Lee, H. Utada, N. Takeuchi, H. Sugioka
    • 学会等名
      AGU fall meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis on microseism characteristics by typhoon ‘HAGIBIS’ using land and ocean-bottom seismometers2021

    • 著者名/発表者名
      Ji-won Ko, Tae-shin Kim, Park Ji-hoon, Oh Se-young, Sung-Joon Chang, Ki Young Kim Sr, Sang-Mook Lee4 Younghee Kim, Hisashi Utada, Hitoshi Kawakatsu, Hajime Shiobara, Takehi Isse and Nozomu Takeuchi
    • 学会等名
      AGU fall meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 表面波波形フィッティングによる海洋地殻および上部マントルのS波速度構造の推定ー 短周期成分を活用した初期モデルの構築 ー2021

    • 著者名/発表者名
      永井 はるか、竹内 希、川勝 均、塩原 肇、一瀬 建日、杉岡 裕子、伊藤 亜妃、歌田 久司
    • 学会等名
      日本地震学会2021秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Application of the wavefield decomposition for the Oldest-1 array data2021

    • 著者名/発表者名
      川勝 均、一瀬 建日、竹内 希、塩原 肇、杉岡 裕子、Kim YoungHee、歌田 久司、Lee Sang-Mook
    • 学会等名
      JpGU meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Seismic structure of the lithosphere-asthenosphere system beneath the oldest seafloor revealed by the broadband dispersion analysis of the Oldest-1 Array2021

    • 著者名/発表者名
      川野 由貴、一瀬 建日、竹尾 明子、川勝 均、塩原 肇、竹内 希、杉岡 裕子、Kim YoungHee、歌田 久司、Lee Sang-Mook
    • 学会等名
      JpGU meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Surface wave envelope fitting for S wave velocity structure of the oceanic upper mantle2021

    • 著者名/発表者名
      永井 はるか、竹内 希、川勝 均、塩原 肇、一瀬 建日、杉岡 裕子、伊藤 亜妃、歌田 久司
    • 学会等名
      JpGU meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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