最古太平洋の全域探査で明かす「プレートテクトニクスの謎」

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H04504
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 竹内 希 東京大学, 地震研究所, 教授 (90313048)
• 研究分担者: 川勝 均 東京大学, 地震研究所, 名誉教授 (60242153) ; 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) ; 一瀬 建日 東京大学, 地震研究所, 助教 (60359180) ; 竹尾 明子 東京大学, 地震研究所, 助教 (90756933) ; 森重 学 東京大学, 地震研究所, 助教 (70746544) ; 臼井 嘉哉 東京大学, 地震研究所, 助教 (10881758) ; 歌田 久司 東京大学, 地震研究所, 名誉教授 (70134632) ; 田中 聡 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), グループリーダー (60281961)
• 研究期間 (年度): 2021-04-05 – 2024-03-31
• キーワード: 地球内部構造 / 地球ダイナミクス / プレート / マントル / 異方性

研究実績の概要

本計画は，最古の海洋底下のマントル構造とダイナミクスを明らかにすることを目的とした台湾との共同観測研究計画である．本研究チームは，前回計画である基盤研究（A)「国際連携による太平洋アレイ（１）：最古の太平洋マントルの探査」（平成３０年度－令和２年度，代表：歌田久司）にて，韓国との共同観測により最古太平洋域の海底地球物理観測網を展開した．今回は前回の研究領域と隣接する地域に海洋底地球物理観測網を展開することにより、最古の海洋底を覆う海洋底地球物理観測網を完成させる．また，両計画で取得されたデータを独自技術を駆使しながら解析し，モホ面からアセノスフェアの深さにわたる地震波速度・電気伝導度３次元構造のイメージングを行う．
本年度は、観測の準備を行った上で、台湾の研究船を用い、海底地震計海洋底地球物理観測網設置を行った．当初はミクロネシアを寄港地とし、前回研究領域の東側領域に設置することを計画していた．しかしコロナ禍の影響で寄港地への入国がかなわず、計画の変更を余儀なく強いられた．そのため、設置時期を１年遅らせた上で、寄港地を台湾とし、前回研究領域の西側領域に設置することとした．台湾側と綿密な打ち合わせを行いながら、広帯域地震計１４台、海底電位差磁力計１０台を無事設置することに成功した．
観測研究計画に遅れが生じたため、解析研究計画を前倒しで実施することとした．本年度は既存計画で取得されたデータの解析結果をまとめた．また本計画で用いるノイズ軽減手法，表面波解析手法，レシーバー解析手法等の開発を実施した．これらの成果は，順次国際論文誌にて発表をしている．

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

観測研究計画は１年程度の遅れが生じている．これはコロナ禍により、台湾研究船(Legend)の運航スケジュールを再調整する必要が生じているからである．本年度の設置航海では，ミクロネシアを寄港地と予定していたが，ミクロネシア政府の方針で外国人入国を許可しなかった．このため計画を立て直す必要にせまられ，台湾を寄港地として，計画より１年遅れで設置航海を行うこととした．
一方で解析研究計画は予定よりも早く遂行できている．既存データの解析は順調に進み，また解析手法や解析ソフトウェアの開発も順調に進んでいる．解析や手法開発研究の成果は次々と国際学術雑誌に発表されている．観測計画の遅れを十分にカバーするだけのペースで進展しており，全体としてはおおむね順調に進展している．

今後の研究の推進方策

観測研究計画の遅れを，解析研究計画の前倒しによりカバーする．既存データの解析，解析手法の開発，解析ソフトウェアの開発研究を先に行う．本計画で取得されるデータ解析のみを最終年度に実施することにより，計画を予定通り実施する．

研究成果

• [国際共同研究] ソウル大学/韓国海洋科学技術研究院(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: ソウル大学/韓国海洋科学技術研究院
• [国際共同研究] 中央研究院/国立台湾師範大学/台湾海洋科技研究中心(その他の国・地域（台湾）)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: 中央研究院/国立台湾師範大学/台湾海洋科技研究中心
• [雑誌論文] Nature of mantle discontinuities beneath the Ontong Java Plateau (2023)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu Daisuke、Obayashi Masayuki、Tonegawa Takashi、Shiobara Hajime、Sugioka Hiroko、Ito Aki、Isse Takehi、Ishihara Yasushi、Tanaka Satoru、Yoshimitsu Junko
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 334 ページ: 106969～106969
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2022.106969
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inference of velocity structures of oceanic crust and upper mantle from surface waveform fitting (2023)
  • 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 ページ: 1974～1986
  • DOI: 10.1093/gji/ggad049
  • 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 Plateau (2021)
  • 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 ページ: 98
  • DOI: 10.1038/s43247-021-00169-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Receiver Function Imaging of the Amphibious NE Japan Subduction Zone--Effects of Low‐Velocity Sediment Layer (2021)
  • 著者名/発表者名: Kim HyeJeong、Kawakatsu Hitoshi、Akuhara Takeshi、Shinohara Masanao、Shiobara Hajime、Sugioka Hiroko、Takagi Ryota
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 126 ページ: e2021JB021918
  • DOI: 10.1029/2021JB021918
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetization structure of Nishinoshima volcano, Ogasawara island arc, obtained from magnetic surveys using an unmanned aerial vehicle (2021)
  • 著者名/発表者名: Tada Noriko、Ichihara Hiroshi、Nakano Masaru、Utsugi Mitsuru、Koyama Takao、Kuwatani Tatsu、Baba Kiyoshi、Maeno Fukashi、Takagi Akimichi、Takeo Minoru
  • 雑誌名: Journal of Volcanology and Geothermal Research 巻: 419 ページ: 107349～107349
  • DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2021.107349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis on microseism characteristics by typhoon ‘HAGIBIS’ using land and ocean-bottom seismometers (2021)
  • 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 ページ: 339～352
  • DOI: 10.14770/jgsk.2021.57.3.339
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Earthquake Rupture and Tsunami Generation of the 2015 Mw 5.9 Bonin Event Revealed by In Situ Pressure Gauge Array Observations and Integrated Seismic and Tsunami Wave Simulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Kubota Tatsuya、Saito Tatsuhiko、Fukao Yoshio、Sugioka Hiroko、Ito Aki、Tonegawa Takashi、Shiobara Hajime、Yamashita Mikiya
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 ページ: e2021GL095
  • DOI: 10.1029/2021GL095915
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interrelation of the stagnant slab, Ontong Java Plateau, and intraplate volcanism as inferred from seismic tomography (2021)
  • 著者名/発表者名: Obayashi Masayuki、Yoshimitsu Junko、Suetsugu Daisuke、Shiobara Hajime、Sugioka Hiroko、Ito Aki、Isse Takehi、Ishihara Yasushi、Tanaka Satoru、Tonegawa Takashi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 20966
  • DOI: 10.1038/s41598-021-99833-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Broadband dispersion analysis of Love waves: a case study in the oldest Pacific Ocean (2022)
  • 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: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Olivine Fabrics in the Oceanic Lithosphere Constrained by the Pn Azimuthal Anisotropy (2022)
  • 著者名/発表者名: Nozomu Takeuchi, Takehi Isse, Hitoshi Kawakatsu, Hajime Shiobara, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Hisashi Utada
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] High-resolution seismic constraint on the seafloor sediments using the teleseismic body waves: towards deeper structure analysis using receiver functions (2022)
  • 著者名/発表者名: HyeJeong Kim, Hitoshi Kawakatsu, Takeshi Akuhara, Nozomu Takeuchi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] 広帯域地震計センサーの傾斜とその特徴 (2022)
  • 著者名/発表者名: 一瀬 建日、塩原 肇、川野 由貴
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Marine geophysical observations and geodynamic modeling study in the vicinity of Hawaii-Emperor Bend area to constrain the viscosity structure of the oceanic asthenosphere (2022)
  • 著者名/発表者名: 馬場 聖至、一瀬 建日、Jegen Marion、Moorkamp Max、Schlomer Antje、Steinberger Bernhard、HEB research group
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 招待講演
• [学会発表] Re-visit of the upper mantle electrical conductivity structure beneath the Philippine Sea (2022)
  • 著者名/発表者名: Hung, C.-H., P.-Y. P. Lin, K. Baba, and H. Utada
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Evaluation on uncertainty of three-dimensional magnetotelluric forward modeling for practical conductivity structure models (2022)
  • 著者名/発表者名: Baba, K.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Regionality of mantle conductivity inferred from geomagnetic daily variation analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Koyama, T., S. Fujita, I. Fujii, K. Baba, and H. Shimizu
  • 学会等名: The 25th Electromagnetic Induction Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] On the sensitivity kernels for Rayleigh wave azimuthal anisotropy (2022)
  • 著者名/発表者名: 川勝 均
  • 学会等名: 日本地震学会
• [学会発表] High-resolution seismic constraint on the seafloor sediments using teleseismic body waves of ocean bottom seismometers (2022)
  • 著者名/発表者名: HyeJeong Kim, Hitoshi Kawakatsu, Takeshi Akuhara and Nozomu Takeuchi
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] S-wave isotropic and radially anisotropic velocity structure around the Mariana Trench inferred from ambient noise tomography (2022)
  • 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 2022
  • 国際学会
• [学会発表] S-wave isotropic and radially anisotropic velocity structure in the Western Pacific inferred from partitioned waveform inversion (2022)
  • 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 2022
  • 国際学会
• [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 Array (2021)
  • 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: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Surface wave envelope fitting for S wave velocity structure of the oceanic upper mantle (2021)
  • 著者名/発表者名: Haruka Nagai, Nozomu Takeuchi, Hitoshi Kawakatsu, Hajime Shiobara, Takehi Isse, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Hisashi Utada
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] Application of the wavefield decomposition for the Oldest-1 array data (2021)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Kawakatsu, Takehi Isse, Nozomu Takeuchi, Hajime Shiobara, Hiroko Sugioka, YoungHee Kim, Hisashi Utada, Sang-Mook Lee
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [学会発表] On synthetic marine magnetotelluric inversion study: reproduction of error in data (2021)
  • 著者名/発表者名: Baba, K.
  • 学会等名: 日本地球惑星連合大会
• [学会発表] MCMCを用いた表面波とレシーバー関数の解析による地震波速度異方性パラメータの推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 丸山純平・川勝 均・竹内 希
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
• [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 －短周期成分を活用した初期モデルの構築－ (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
• [学会発表] MCMCによる地震波鉛直異方性パラメタの観測可能性の検証と火山直下の互層構造の再現 (2021)
  • 著者名/発表者名: 丸山 純平、川勝 均、竹内 希
  • 学会等名: 日本地震学会
• [学会発表] Electrical conductivity structure of old oceanic mantle in the northwestern Pacific: Achievements for Normal Oceanic Mantle project (2021)
  • 著者名/発表者名: Baba, K. T. Matsuno, N. Tada, H. Sshimizu, and H. Utada
  • 学会等名: 2021 International Symposium on Deep Earth Exploration and Practices
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Seismic Velocity Structure of Upper Mantle Beneath the Oldest Pacific Ocean Basin: Insights from Finite-frequency Tomography (2021)
  • 著者名/発表者名: Hyunsun Kang, YoungHee Kim, Shu-Huei Hung, Pei-Ying (Patty) Lin, Takehi Isse, Hajime Shiobara, Hitoshi Kawakatsu, Sang-Mook Lee, Hisashi Utada, Nozomu Takeuchi, Hiroko Sugioka
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis on microseism characteristics by typhoon 'HAGIBIS' using land and ocean-bottom seismometers (2021)
  • 著者名/発表者名: Ko JiWon, KIM Tae-shin, Park Ji-hoon, Oh Se-young, Sung-Joon Chang, Ki Young Kim, Sang-Mook Lee, Younghee Kim, Hisashi Utada, Hitoshi Kawakatsu, Hajime Shiobara, Takehi Isse, Nozomu Takeuchi
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of Background Noise in OLDEST-1 Pacific Array Deployed in the Western Pacific (2021)
  • 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, Nozomu Takeuchi
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会