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

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13641
• 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
• 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

研究実績の概要

地震・津波発生予測の高精度化のためには、巨大地震・巨大津波の発生域となるプレート境界浅部の固着状態を推定することが必要である。しかしながら、その物理的実態には不明な点が多い。本研究はプレート境界浅部の固着状態を高解像度で明らかにすることを目的として、過去に津波地震が発生したニュージーランド東方沖ヒクランギ沈み込み帯で取得された３次元海底地震探査データを用いて、プレート境界浅部（深さ10kmまで）の3次元P波速度構造を推定した。その際、地殻の応力場に敏感な地震波異方性に着目し、その3次元分布を初動走時トモグラフィ解析を用いて明らかにした。
2019年度までにトモグラフィ解析は大方終了したため、2020年度は、得られたP波速度異方性構造の解釈と先行研究によるS波速度異方性や掘削データに基づく応力場との比較検討を行った。P波・S波異方性の向きとborehole breakoutによる主圧縮軸の向きはよい一致を示すことから、地震波速度異方性が応力場をよく反映していることを示した。また、海溝に近い前弧付加体内ではP波の速い軸が海溝に直交する方向であるのに対して、海溝から40km以上陸側の領域では海溝に平行な方向を示すことがわかり、この場所を境に上盤プレート内の断層構造およびプレート境界での固着状態が変化する可能性を示唆した。
これらの成果について、国際学術誌JGR Solid Earthに論文を出版した。本論文を沈み込み帯浅部の詳細なP波異方性構造を推定した世界初の論文として高い評価を受け、Editors' Highlightsに選出された。

研究成果

• [国際共同研究] Imperial College London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Imperial College London
• [国際共同研究] GNS Science(ニュージーランド)
  • 国名: ニュージーランド
  • 外国機関名: GNS Science
• [国際共同研究] University of Texas(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Texas
• [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 ページ: e2020JB020433
  • 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 ページ: 20～22
  • DOI: 10.21820/23987073.2020.3.20
  • 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
• [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