Spica, Zack J.^{1, 2}, 西田 究², 悪原 岳², Pétrélis, François^{2, 3, 4, 5, 6}, 篠原 雅尚², 山田 知朗²

¹ミシガン大学, ²地震研究所, ³パリ高等師範学校,⁴フランス国立科学研究センター，⁵ソルボンヌ大学, ⁶パリディドロ大学

Spica, Z. J., Nishida, K., Akuhara, T., Pétrélis, F., Shinohara, M., & Yamada, T. (2020). 
Marine sediment characterized by ocean‐bottom fiber‐optic seismology. Geophysical Research Letters, 47, e2020GL088360. https://doi.org/10.1029/2020GL088360

地面の揺れから地震や火山現象に迫り、そして揺れの伝わり方から地球内部構造を明らかにするために、これまで地震学は数少ない地震計のデータからいかにこれらの情報を引き出すかという点に苦心しながら発展してきました。今世紀に入り爆発的に地震計の数は増えており、日本だけでも数千点の地震計が設置されるようになりました。地面の揺れを点からではなく面とし捉える時代に突入しつつあります。そこで注目されている技術が分散型音響センシング（DAS）です。この手法では、既存の光ファイバー通信インフラを数千個の地震センサに変換することが可能となります。まさに地震計測の可能性を点から線へと広げる新しい計測手法です。 本研究では、1996年に三陸沖の海底に設置された光ファイバーケーブルを用いて、DAS計測を実施しました(図1)。このケーブルシステムは、120 kmのケーブルに3成分加速度計3台（図１の〇：SOB１～３）と圧力計2台（図１の□）を備えています。陸上から約100kmの距離まで、スペアの光ファイバー（図１の灰色と黒色で示した線）を用いて、2019年2月13日から約46時間DAS計測を実施しました。これは約19000点で海底面の振動を計測したことに相当します。解析には陸上から約50kmまで（図１の灰色部分）の約9500チャンネルのデータを用いました。この新しいタイプの計測によって、光ファイバーケーブル直下の堆積層の地震波速度構造を探査することに成功しました(図2)。
本研究の大きな特徴は、地震が引き起こした海底面の振動ではなく、海洋波浪起源の振動(脈動)を用いた点です。脈動のDAS計測から海洋性堆積層の構造を明らかにしたことは初めてのことです。この手法は、地球上に張り巡らされた海底光ファイバーケーブル網に適応が可能であり、今は通信に使われていない空きケーブルを有効活用できる可能性も示唆しています。