2019 Fiscal Year Annual Research Report
次世代マルチモード表面波トモグラフィー法の研究：アレイ解析によるアプローチ
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18J22114
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松澤 仁志 北海道大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 地震波トモグラフィー / 表面波 / 高次モード / アレイ解析 / 北米大陸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地震表面波は上部マントル~マントル遷移層の広域な3次元構造モデルの復元に必要不可欠な情報源である．特に，より深部に感度を有する高次モード表面波を 利用することで，深さ200 km以深の構造を詳細に調べることが可能である．本研究では，マルチモード表面波の位相速度情報を用いて，「波線」と「波面」に基づく計測情報を組み合わせた，新たな地球深部3次元異方性不均質構造の高精度イメージング法の確立を目的とする．
これまでに開発してきた独自の解析手法（「1次元アレイ解析に基づくマルチモード位相速度計測法」および「線形ラドン変換を用いたモード波形分離法」）について，まず１次元アレイ解析における感度分布の検証を行った．その結果，感度分布は，そのピークは1次元アレイの重心点の位置と一致していること，Gaussian 分布とほぼ同形であること，表面波の波長が大きくなる長周期ほど感度分布の幅が大きくなること，といった特徴を有することが分かった．
続いて，米国の高密度広帯域地震観測網USArrayにおける観測波形から復元した分離モード波形を用いた表面波解析(eikonal tomography法)によって計測・収集した情報から北米大陸の位相度分布を推定した．得られた位相速度モデルは，昨年度得た特別研究員のモデルと比較して，地球内部構造の不均質性の解像度が大幅に向上した．その一方で，手法の根幹が数千kmスケールの1次元アレイであることが，数百kmスケールの構造的特徴を捉えることを困難にしている可能性が示唆された. 今後，手法の精査・位相速度モデルの改善を行い，北米大陸下の新しい上部マントル3次元モデルの構築を目指す.
なお，特別研究員は，27th IUGG General Assembly (カナダ・モントリオール，７月) をはじめとする国内外の学会にて，上記の内容について研究成果発表を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画の通り，独自の解析手法の観測波形への応用に重点を置き研究を遂行した．中でも，本研究課題の中核をなす，“「波面」に基づくマルチモード表面波の計測情報の利用”について，具体的な手法としてeikonal tomography法を導入し，その開発者である米国・ユタ大学のFan-Chi Lin 助教の研究室を約２ヶ月間訪問して，直接指導を仰ぎながら実用化に取り組んだ．海外での研究経験を積み，国内外の学会でも研究成果発表を行うなど，研究者として成長しながら，着実に研究を進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はさらなる手法の精査を行い，独自の表面波トモグラフィー法の完成を目指す．その際，１次元アレイ解析だけではなく１点法の利用など別のアプローチも含めて吟味する．約10年分のUSArrayにおける観測記録に対して独自手法を適用し，北米大陸域周辺の上部マントル~マントル遷移層の3次元モデルを復元する．また，異方性モデルの復元や，より深部の遷移層～下部マントルの構造推定にも取り組む. 他の大陸域への応用も視野に入れながら，得られた研究成果について博士論文にまとめる．
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