最先端の地震波トモグラフィー法による巨大地震震源域の３次元構造の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01996
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 趙 大鵬 東北大学, 理学研究科, 教授 (70304665)
• 研究分担者: 豊国 源知 東北大学, 理学研究科, 助教 (90626871)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 地震波トモグラフィー / 沈み込み帯 / 大地震 / 火山 / 地震波異方性 / マントルプルーム / スラブ / big mantle wedge

研究実績の概要

1. 稠密な地震観測網で記録された大量の近地地震と遠地地震の走時データの収集と処理を行い, アメリカ西部のWyoming州とYellowstone地域下の深さ750kmまでの詳細な3次元P波異方性構造を調べました.その結果,特にこれまで謎だった2013年9月21日にWyoming中部で起こった深発地震(M4.8, 深さ75km)のメカニズムを解明しました. 震源の近くにあるYellowstoneマントルプルームの加熱によって生じたFarallonスラブ残骸の脱水からの流体がこの地震を誘発したことがわかりました(Zhao et al.2024 SRL).

2. 我々の開発した世界最先端の地震波トモグラフィー法(Zhao et al.2023)を応用した結果,フィリピン海およびその周辺域下の深さ1600 kmまでのマントル3次元P波速度構造と方位異方性構造を初めて明らかにしました.フィリピン海の海底からの深さ700-1600 kmに顕著な地震波速度異方性を発見しました.マントルの中部と下部に現在のプレート沈み込みと無関係の古い異方性構造が存在することがわかりました.マントルの中部と下部にある地震波異方性は,これまで考えられたよりも多く存在する可能性が高い(Fan & Zhao + 2024 Nature Geoscience).


3. アラスカ地域下の3次元P波異方性構造を調べた結果,沈み込んでいる太平洋スラブがマントル遷移層に横たわり, スラブの上にbig mantle wedge (BMW)が形成していることがわかりました. BMW内の熱いマントル上昇流によってアラスカ西部とBering海にあるプレート内部火山ができたと思われます（Liang & Zhao + 2024 JGR).

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] 中国科学院/南方科学技術大学/中国海洋大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 中国科学院/南方科学技術大学/中国海洋大学
• [国際共同研究] National Institute of Geophysics(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: National Institute of Geophysics
• [国際共同研究] Granada University(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Granada University
• [雑誌論文] Cause of Enigmatic Upper-Mantle Earthquakes in Central Wyoming (2024)
  • 著者名/発表者名: Zhao Dapeng、Liang Xuran、Toyokuni Genti、Hua Yuanyuan、Xu Yi-Gang
  • 雑誌名: Seismological Research Letters 巻: 95 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1785/0220230333
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Remnants of shifting early Cenozoic Pacific lower mantle flow imaged beneath the Philippine Sea Plate (2024)
  • 著者名/発表者名: Fan Jianke、Zhao Dapeng、Li Cuilin、Liu Lijun、Dong Dongdong
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 17 ページ: 347～352
  • DOI: 10.1038/s41561-024-01404-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Big Mantle Wedge and Intraplate Volcanism in Alaska: Insight From Anisotropic Tomography (2024)
  • 著者名/発表者名: Liang Xuran、Zhao Dapeng、Hua Yuanyuan、Xu Yi‐Gang
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 129 ページ: e2023JB027617
  • DOI: 10.1029/2023JB027617
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Slab Window Beneath North Sumatra Revealed by P‐Wave Mantle Tomography (2023)
  • 著者名/発表者名: Hu Hao、Zhao Dapeng、Lin Jian、Pilia Simone
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 128 ページ: e2022JB025976
  • DOI: 10.1029/2022JB025976
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anisotropic tomography and mantle dynamics of the North China Craton (2023)
  • 著者名/発表者名: Guo Huili、Zhao Dapeng、Ding Zhifeng
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 236 ページ: 1455～1470
  • DOI: 10.1093/gji/ggad497
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anisotropic tomography of the East Japan subduction zone: influence of inversion algorithms (2023)
  • 著者名/発表者名: Jia Ruo、Zhao Dapeng
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 234 ページ: 2199～2213
  • DOI: 10.1093/gji/ggad197
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seismic Anisotropy Tomography and Mantle Dynamics (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhao Dapeng、Liu Xin、Wang Zewei、Gou Tao
  • 雑誌名: Surveys in Geophysics 巻: 44 ページ: 947～982
  • DOI: 10.1007/s10712-022-09764-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seismic anisotropy and geodynamics of the East Japan subduction zone (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhao Dapeng、Wang Jian、Huang Zhouchuan、Liu Xin、Wang Zewei
  • 雑誌名: Journal of Geodynamics 巻: 156 ページ: 101975
  • DOI: 10.1016/j.jog.2023.101975
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ancient slabs beneath Arctic and surroundings: Izanagi, Farallon, and in-betweens (2023)
  • 著者名/発表者名: Toyokuni Genti、Zhao Dapeng
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 10 ページ: 64
  • DOI: 10.1186/s40645-023-00595-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] P and S Wave Anisotropic Tomography of the Banda Subduction Zone (2023)
  • 著者名/発表者名: Hua Yuanyuan、Zhao Dapeng、Xu Yi‐Gang
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 50 ページ: e2023GL105611
  • DOI: 10.1029/2023GL105611
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 地震波異方性から見たスラブ内の含水亀裂と地震発生 (2023)
  • 著者名/発表者名: 趙大鵬, Zewei Wang
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
  • 招待講演
• [学会発表] Slabs, plumes and intraplate volcanism in SE Asia (2023)
  • 著者名/発表者名: 趙大鵬, Y. Hua, Z. Wang
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2023年大会
  • 国際学会
• [学会発表] 地震波トモグラフィーから見た地震火山活動と地球内部ダイナミクス (2023)
  • 著者名/発表者名: 趙大鵬
  • 学会等名: 日本地震学会2023年度秋季大会
  • 招待講演
• [学会発表] Seismic structure and anisotropy of Tohoku forearc: new insight into seismotectonics and subduction dynamics (2023)
  • 著者名/発表者名: 趙大鵬, G. Toyokuni, Z. Wang
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] S-netとHi-netの近地・遠地地震データによる日本列島下の3 次元速度トモグラフィー (2023)
  • 著者名/発表者名: 鈴木基矢, 趙大鵬, 豊国源知
  • 学会等名: 日本地震学会2023年度秋季大会
• [備考] 地球のマントル中部に地震波異方性を発見 ―地震と火山噴火の根本原因の理解に重要な手がかり―
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2024/03/press20240313-01-mantle.html