| 研究課題/領域番号 |
23K20894
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01187 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17040:固体地球科学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
田中 愛幸 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90508350)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2024年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2023年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
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| キーワード | スロー地震 / 水 / 重力 / プレート沈み込み帯 / 地殻流体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水の循環は、地球の進化過程を理解する上で重要な概念の一つである。海洋プレートの沈み込みはその循環の一部を担っているが、地球内部に取り込まれた水の挙動は必ずしも明らかになっていない。本研究では、脱水反応によりマントルへ供給された水の行方に注目する。近年、スロー地震と呼ばれる地震現象の発生する領域に、水が大量に含まれていることが分かってきた。研究代表者らは、20年にわたる高精度重力観測の結果から、スロー地震の発生時に水がプレート境界に沿って浅い方へ移動している可能性を指摘した。本研究では、より多くのスロー地震に対して重力シグナルを捉えることで、水の移動様式を定量的に明らかにすることを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、これまでの観測手法では困難だった、より短い継続時間をもつスロー地震に伴う重力異常の検出を目指している。２０２１年度には重力観測の時間分解能を高めるのに必要となる、連続観測可能な相対重力計を取得した。２０２２年度は、この相対重力計と既存の絶対重力計を組み合わせた新しい観測手法を開発する第一歩として、この相対重力計の長期安定性を評価するための重力データを取得した。具体的には、相対重力計を超伝導重力計の設置してある水沢VLBI観測所へ設置し、約７カ月にわたる連続比較観測を行った。現在、重力データおよび比較するための地下水のデータを解析中である。
スロー地震発生域で重力異常を検出する際にノイズとなる、降雨に伴う地下水位変化の影響を評価する手法を開発し、同手法を用いることで重力異常の検出精度が有意に向上することを石垣島のスロー地震発生域のデータを用いて示した。また、南海トラフ（東海・四国・九州）で既存手法による重力観測を実施し、スロー地震発生域における重力の時間変化データを増やすことができた。これまでに観測した結果から、流体移動の様式に基づいて重力異常の正負が変動するような現象論的モデルを提案した。潮汐がスロー地震の発生様式を変化させるメカニズムについて論文二編で報告した。
巨大地震に伴う重力異常を解釈するための理論開発に関しては、地震時の変動を球体地球モデルと既存の半無限モデルの結果を比較し、球体地球モデルを用いることで観測データがより良く説明できることを示した。
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| 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
ほぼ予定どおり研究計画が進展している。地下水位変化の評価手法の開発については、当初の計画よりもかなり詳細な検討を行った結果、スロー地震のシグナルが検出されつつあることが分かった。これは研究目的の達成を早める可能性があるためこちらに重点をおいた結果、相対重力計の精度評価がやや遅れが生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
相対重力計の精度評価については、必要な観測データは取得できているので来年度も引き続き進めることで十分対応可能である。２０２３年度は長期安定性を評価したこの重力計と、既存の重力計とを組み合わせたハイブリッド重力観測を、南海トラフのスロー地震発生域で開始する。観測は、ハイブリッド観測に適している東海地方の観測施設で行う予定である。ハイブリッド観測の精度を評価するため、潮汐や降水に伴う重力変化を観測する。また、既存の観測手法による南海トラフ域での重力データの蓄積を継続することで、各スロー地震発生域における重力の時間的な振る舞いを把握する。
併せて、得られた重力データを解釈するための理論開発も進める。巨大地震に伴う重力異常に関しては、昨年度までに行ってきた地震時の重力変化に加え、地震後の余効変動に伴う重力異常のモデル構築を、球体地球モデルを用いて開始する。また、スロー地震発生域における水の移動を定量的に記述するため、間隙弾性体理論に基づく定式化を行うとともに、数値シミュレーションによる、スロー地震に伴う水の移動の再現に着手する。
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