金曜日セミナー 2010 年度の予定/記録

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2010 年度の講演者・講演タイトル一覧

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日付
Date
講演者・所属
Presenter/Affiliation
講演タイトル
Presentation title
4/23
Andrew Jackson
EHT Zurich
Problems with the energy budget of the Earth - constraints from geodesy and geomagnetism.
5/21
Paul Davis
University of California at Los Angeles
Recent results from Portable Seismic Array Experiments in Peru and Mexico and the Role of Water in Lithospheric Dynamics
6/18
Martha Savage
Victoria University of Wellington
Time-varying seismic anisotropy on Japanese volcanoes
7/2
小原 一成
東京大学地震研究所
深部低周波微動発見から10年
7/16
Peter Shearer
UC San Diego
Limitations of earthquake triggering models
7/23
武多 昭道
東京大学地震研究所
テレスコープアレイによる最高エネルギー宇宙線の研究 - ユタの砂漠で宇宙線
7/30
Marius Ungarish
Technion - Israel Institute of Technology
Gravity currents as a test case: do simple mathematical models produce good physical insights, or do good insights generate powerful models?
9/10
Sigurjon Jonsson
King Abdullah University of Science and Technology
The 2009 Earthquake Crisis and Dike Intrusion in Western Saudi Arabia
10/01
John Rundle
University of California
Earthquake Forecasting: Should we Base it on Activation, Quiescence, or Something Else?
10/22
Prof. Jacobo Bielak
Carnegie Mellon University
End-to-end earthquake simulation: from source to urban impact
11/05
田中宏幸
東京大学地震研究所
高エネルギー素粒子を用いた固体地球研究について−現状と将来−
11/19
Dr. Thorsten W Becker
Department of Earth Sciences, University of Southern California
Seismological constraints on mantle dynamics
12/10
今西祐一
東京大学地震研究所
nGal(ナノガル)で見る地震・火山
01/14
篠原雅尚
東京大学地震研究所
海域における地震地殻変動モニタリング観測研究
02/04
中井俊一
東京大学地震研究所
放射非平衡による若い地球科学現象の年代測定
02/18
石山達也
東京大学地震研究所
変動地形からみたプレート収束域のジオダイナミクス:活断層から島弧まで

2010 年度のアブストラクト

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2010.04.23
Problems with the energy budget of the Earth - constraints from geodesy and geomagnetism.
Andrew Jackson (EHT Zurich)
The question of the heat budget of the Earth remains poorly understood. In particular, the contribution of the core to the budget remains wide open. This talk is about checks and balances - what are the sources of heat in the earth, where does the heat go, and how do we estimate the fluxes. In particular we'll look at the tricky issue of estimating the contribution of the core to the global budget, and what the implications of the core's budget are for Earth history. The constraint of generating a magnetic field through most of Earth history is particularly challenging.
2010.05.21
Recent results from Portable Seismic Array Experiments in Peru and Mexico and the Role of Water in Lithospheric Dynamics.
Paul Davis ( University of California at Los Angeles)
We will discuss results from recent broadband seismic array experiments in Mexico and Peru, analyses of California network data, and the geophysical problems we are attempting to address. A common theme is the role of water and how it affects lithospheric stresses, failure, and mantle flow. Concentrated free water may explain the bright spot under the San Gabriel Mountains, the San Andreas heat flow paradox, the temperature dependence of seismicity. Dehydration embrittlement may account for pore pressures necessary for deep earthquakes, also low viscosity in the mantle wedge giving rise to flat slab subduction.
2010.06.18
Time-varying seismic anisotropy on Japanese volcanoes
Martha Savage (Victoria University of Wellington)
Seismic anisotropy, the directional dependence of wave speeds, is caused by stress-oriented cracks and can be used to monitor stress changes from magmatic movement. Shear wave splitting fast polarisations (Φ) align with cracks and hence with the compressive stress field. Delay times (dt) measure the density of cracks. Time variations in both Φ and dt on volcanoes have been reported by ourselves and other workers. Here we report results from an objective automatic technique, applied to Asama, Aso, Unzen and Sakurajima volcanoes. Thousands of measurements made on each volcano allow us to determine correlations with other volcano monitoring techniques. Common features at all volcanoes are that stations closest to the craters yield the fewest good measurements, and even those tend to give varying results at closely spaced stations. Scattering from the volcanic edifice may be making the S waves difficult to pick, and the local stresses may be varied. Stations on the volcanic flanks give many good measurements. Some stations yield variations in Φ and dt that depend upon the earthquake location. But at most volcanoes, some stations show changes that are better explained by variations in time than in space. Where GPS measurements are available, the variations in dt sometimes but not always correlate with previously-modeled inflation or deflation events and Φ usually matches well with the stress field modelled from GPS-derived locations of magmatic sources. The temporal variations in Φ are large, ranging from 30ο at some stations to 90ο at other stations.
2010.07.02
深部低周波微動発見から10年
東京大学地震研究所
小原 一成
日本全国を一様にカバーする防災科研Hi-net等の基盤的地震観測網の構築は、国内外 の地震調査研究発展に大きく貢献してきた。例えば、微小地震に対する検知能力・震 源決定精度が格段に向上し、気象庁一元化震源に代表される均質・高精度の微小地震 カタログが整備されたことは、地震活動を適切に評価する上で大変重要である。ま た、Hi-netの高感度・高密度・連続観測の特長を生かし、連続波形記録の観測点間相 関解析に基づいて深部低周波微動が発見され、さらに併設されている高感度加速度計 (傾斜計)によって短期的スロースリップや超低周波地震といった時定数の異なるス ロー地震現象も検出された。西南日本における微動の発見を契機に、同様の現象は世 界各地の沈み込み帯やサンアンドレアス断層などでも検出され、トリガリングなどの 様々な特徴が次々に明らかにされるなど、解析手法、モデル化を含め今後さらに発展 が期待される研究分野である。本セミナーでは、深部低周波微動が発見されてから10 年間を振り返るとともに、微動活動に関する最新の研究成果を紹介する。一方、 Hi-netや大学等の定常・臨時地震観測データにはまだ解明されていない現象が含まれ ている。その現象を掘り起こすためには、様々な手法を用いて地震波動を可視化・モ ニタリングを行うことが必要であり、今後のモニタリングに関する計画ついて述べ る。
2010.07.16
Limitations of earthquake triggering models
Peter Shearer (University of California, San Diego)
Earthquakes cluster strongly in time and space, but it is not yet clear how much of this clustering can be explained as triggering from previous events (such as occurs for aftershock sequences following large earthquakes) and how much the clustering may reflect underlying physical processes (such as apparently drive many earthquake swarms). Triggering models such as ETAS, in which the occurrence of each earthquake increases the probability of a subsequent nearby event, can explain many properties of earthquake catalogs, including foreshock and aftershock sequences. The recent application of high-precision location methods to local earthquake catalogs permits the testing of triggering models on large numbers of small magnitude events. I will discuss three features of the southern California earthquake catalog not well explained by standard triggering models: (1) swarms and swarm-like behavior, (2) differences in precursory activity between target events of different sizes, (3) Time-symmetric time/space clustering of small earthquakes. Understanding this behavior is important because it relates to questions regarding the predictability of earthquakes, i.e., whether earthquake occurrence is part of a random process that can only be modeled statistically, or whether underlying physical processes are also involved.
2010.07.23
テレスコープアレイによる最高エネルギー宇宙線の研究 - ユタの砂漠で宇宙線
東京大学地震研究所
武多昭道
我々は米国ユタ州において、テレスコープアレイ(TA)による、10^19eVを超えるエネルギーの宇宙線観測を行っている。 テレスコープアレイは2008年3月に完成し,2008年5月より定常観測を開始した。TAは北半球では史上最高感度の検出器であり, 積分感度でも2010年夏に史上最高値を記録する。本講演ではTA実験の概要及び最 新結果についてレビューする。
2010.07.30
Gravity currents as a test case: do simple mathematical models produce good physical insights, or do good insights generate powerful models?
Department of Computer Science, Technion, Haifa, Israel
Prof. Marius Ungarish

A gravity current appears when fluid of one density, propagates into another fluid of a different density, and the motion is mainly in the horizontal direction. A gravity current is formed when we open the door of a heated house and cold air from outside flows over the floor into the less dense warm air inside. A gravity current is formed when we pour honey on a pancake and we let it spread out on its own. Gravity currents originate in many natural and industrial circumstances and are present in the atmosphere, lakes and oceans as winds, cold or warm streams or currents, polluted discharges, etc. A gravity current which propagates inside a stratified fluid (about the neutral buoyancy lever rather than along a boundary) is called ``intrusion''; an important application is the spreading in the atmosphere of umbrella clouds generated by volcanic eruptions (Sukuzi and Koyaguchi, 2009).

Simple qualitative consideration and observations indicate that the gravity current is a very complex, multi-faced, and parameter-rich physical manifestation. Nevertheless, the gravity current also turns out to be a modeling-friendly phenomenon. Indeed, visualizations of the real flow field reveal an extremely complicated three-dimensional motion, with an irregular interface, billows, mixing, and instabilities. On the other hand, there are mathematical models based on a long line of assumptions such as hydrostatic pressure, sharp interface, Boussinesq system, thin layer, idealized release conditions (see Ungarish, 2009). This enables us to determine the behavior of the averaged variables entirely from theoretical considerations and solutions of ``mathematical models'' which are significantly simpler than the full set of governing equations (the Navier-Stokes system).

The lecture gives a brief presentation of some typical models and solutions. We see that: (a) Qualitatively, the theory is able to provide the governing dimensionless parameters and the salient features of the various flow regimes; and (b) Quantitatively, the simple models predict velocities of propagation which agree with experiments within a few percent, sometimes within the range of the experimental errors. The fact that such simple models give useful results merits attention: is the predictive power of the model a consequence of postulated mathematical simplicity, or is it rather a result of well-selected physical components? Some tentative answers to this universally relevant question, as provided by the test-case of gravity currents and intrusions, are discussed.

2010.09.10
The 2009 Earthquake Crisis and Dike Intrusion in Western Saudi Arabia
King Abdullah University of Science and Technology
Sigurjon Jonsson
On the western part of the Arabic Peninsula, along the Red Sea, are extensive lava provinces (called harrats) that have developed during the past 30 million years along with the opening of the Red Sea. A few volcanic eruptions during the past centuries, including the 1256 AD Al Madinah eruption, show that these harrats are still active, although the provinces are seismically inactive most of the time. One of these areas, Harrat Lunayyir reawakened in April-May 2009 with an intensive seismic swarm and surface faulting, peaking on 17-20 May with six magnitude 4.6-5.7 earthquakes. The activity prompted the Saudi civil protection authorities to evacuate more than 30000 people from the area. While the earthquake activity significantly decreased after 20 May, it continued throughout June and July with a few earthquakes as large as magnitude ~4, before quieting down in August. Much of what we have learned about the activity comes from interferometric satellite radar (InSAR) observations and from analysis of the seismic data collected by a broadband seismic network that was installed soon after the earthquake swarm started in April. In this presentations I discuss the InSAR observations of the area that show a large-spatial-scale (40km x 40km) approx. east-west extension of over 1m took place as well as broad uplift amounting to over 40cm. This deformation well explained with a near-vertical ~10-km-long dike intrusion that almost made it to the surface and caused extensive graben-bounding normal faulting. I will show how the InSAR observations and seismic data helped unfolding the sequence of events during the intrusion and what broader implications the results have for the understanding of the tectonics in the region.
2010.10.01
Earthquake Forecasting: Should we Base it on Activation, Quiescence, or Something Else?
Departments of Physics and Geology University of California, Davis
John B Rundle
Many years ago, Gardner and Knopoff (1974) asked the question: “Is the sequence of large earthquakes, with aftershocks removed, Poissonian?”. The one-word abstract was “Yes”. They came to this answer by removing earthquakes from the Southern California catalog until the remaining event occurrences were consistent with Poisson statistics. Since that time, there has been a vigorous debate as to whether the probability for earthquake occurrence is highest during periods of smaller-event activation, or highest during periods of smaller-event quiescence. The physics of the activation model are based on an idea from the theory of nucleation --that a small event has a finite probability of growing into a large earthquake, so that more small events imply a larger probability for occurrence of a large earthquake. An objection to this model has been stated as: “the greatest probability for a large earthquake is the moment after it occurs”. Examples of this type of model are the ETAS and STEP models, which are statistical models utilizing the Omori and Gutenberg-Richter laws. The physics of the quiescence model is based on the idea that the occurrence of smaller earthquakes may be due to a mechanism such as critical slowing down, in which fluctuations in systems with long range interactions tend to be suppressed prior to large nucleation events. An example of such a model is the seismic gap model. Other models include both, such as the Pattern Informatics model which looks only for deviations (activation or quiescence) and weights both equally. In this talk we use this background to discuss both previous and new models that illustrate these points. We also discuss the question of whether time since the last large earthquake should play a role in earthquake probabilities (such as it does in the elastic rebound model).
2010.10.22
End-to-end earthquake simulation: from source to urban impact
Carnegie Mellon University
Prof. Jacobo Bielak
he major goal of this work is to implement physics-based analyses that correctly model the complete earthquake process, including the source, propagation path, site response, and the response of the built environment in the affected region, including inelastic soil behavior and the interaction between separate structures through the soil. I will illustrate the capabilities with a scenario earthquake in the Euroseistest region in Greece, and describe how we use the ground motion over an entire earthquake-prone region toward the simulation of urban earthquake impacts.
2010.11.05
高エネルギー素粒子を用いた固体地球研究について−現状と将来−
東京大学地震研究所
田中宏幸
1937年にミュオン、1959年にニュートリノが発見されて以来、それらの粒子を用いた地球内部探索はグラショウ、アルバレらのノーベル賞受賞者を始め、多くの科学者の夢となり、今日に到るまで数多くの理論的・実験的試みがなされてきた。しかし驚くことにこれらの試みが現実のものとなってきたのはごく最近のことである。それには技術的革新が有ったからである。原子核乾板の自動読取装置、多分割型検出器の多重解析法とFPGA、氷床を用いたミュオン検出器などはその一例である。これらの技術は近年の加速度的なチップの矮小化、高速化に支えられていることはもちろん、独立に発展してきた加速器実験の新しい技術に新たな発想を加えてうまく取り込むことで現実のものとなる。例えば、多分割型検出器は加速器実験でよく用いられる検出器の一タイプであるが、これに多重解析法を適用して、その処理をFPGAで行うことにより、濛々たるバックグランドを効果的に取り除くことができ、初めて地殻のリアルタイムモニタリングが可能となった。また、ミュオン検出器として氷床を用いることで、人類がこれまで建造したいかなる素粒子検出器よりもはるかに大きな装置を作ることが出来た。これにより、地球のニュートリノイメージングに関する50編を超える論文の夢物語が現実に一歩近づいた。アイスキューブはカミオカンデの数万倍の体積をもつ巨大なニュートリノ検出器がゆえに地球内部のニュートリノイメージングを行う可能性を現在世界で唯一提供できる可能性のある検出器である。それは南極の氷そのものを検出器として用いることによって始めて可能になる。しかし、氷を使ったニュートリノ検出は世界でも例がなく、多くの難問が立ちはだかる。これまで、地球内部のラジオグラフィーを得るべく、ニュートリノのエネルギー別天頂角分布を作成してきたが、地球内部の密度構造を反映する結果を得ることは出来なかった。解析を進めていくうちにその理由の一つに氷の散乱長の深さ依存性が考えていたほどニュートリノエネルギーの リコンストラクションに 効いてくることが分かってきた。今回、これまでにない全く新しい解析方法を考案することにより、大変エンカレジングな結果を得ることに成功した。現在はIC40のデータしかないが、 今後データ量を増やすことに より、地球内部の密度の直接決定に漕ぎ着けたいと考えている。本セミナーではこれまでのミュオンラジオグラフィーのこれまでの成果を簡単に紹介すると共に多分割型検出器の多重解析法とFPGAにより最近始めて可能となった断層破砕領域中の水の流れの可視化を紹介する。また、全く新しい解析方法を適用することにより、大変エンカレジングな結果を得ることに成功した地球のニュートリノラジオグラフィーの最近までの結果についても解説を行う。 最後に今後のプロジェクト計画についても簡単に言及する。
2010.11.19
Seismological constraints on mantle dynamics
University of Southern California
Thorsten Becker
I review recent progress in using a range of constraints from structural seismology for understanding the Earth's mantle system. Such constraints can come from heterogeneity power spectra, correlation analysis between global tomography and geodynamic forward models, and comparisons of flow model predictions with seismic anisotropy, for example. Such analsis can yield information on the mode of mantle convection, and in particular the study of seismic anisotropy is promising to be a high resolution tool to analyze lithosphere-asthenosphere interactions. It may be possible to construct geodynamic reference models and to probe these models quantitatively via their deviations from the seismological images, learning about mantle rheology, intra-plate deformation and asthenospheric hydration state in that process.
2010.12.10
nGal(ナノガル)で見る地震・火山
東京大学地震研究所
今西祐一
超伝導重力計のきわめて高い感度と安定性は,ふつうの重力計に おける機械的なスプリングによる吊りを,超伝導磁石による 磁気浮上で置きかえたことからきている.センサーを極低温の 環境に保つために液体ヘリウムを使用する関係で,大きく,重く, 取り扱いの難しい重力計という印象があったが,低温技術の進歩 などにより,飛躍的にコンパクトで使いやすいものに改良されてきた. 本セミナーでは,超伝導重力計における磁気浮上の技術的な問題点を 議論するとともに,高感度の重力観測が地震・火山・地殻変動などの 研究に与えるインパクトについて展望を述べる.
2011.01.14
海域における地震地殻変動モニタリング観測研究
東京大学地震研究所
篠原雅尚
現在、プレート境界では、通常の地震の他に、多様なすべり 現象が発見されている。しかしながら、海域下で現象が発生 した場合には、その直上におけるデータがほとんどない ために、それらを正確に把握することは難しい。 特にアスペリティ付近で発生する滑り現象の詳細を明らかに することは、地震発生予測研究において、重要であるが、 これまでは、海底におけるモニタリングは技術的に困難であり、 いくつかの例を除き、ほとんど行われてこなかった。その ために、活動の詳細が把握できないばかりではなく、 地震発生予測に向けたモデル構築の障害となっている。 このような状況から、地震研究所では、1年以上の 連続観測可能な長期観測型海底地震計を用いた繰り返し観測に よるモニタリングや、海底掘削孔を用いた高精度地震地殻変動 観測、新しい海底ケーブル観測システムによるリアルタイム 観測をシステム開発により実施してきた。海域モニタリング 観測研究について、これまでの成果と今後の展望について述べる。
2011.02.04
放射非平衡による若い地球科学現象の年代測定
東京大学地震研究所
中井俊一
われわれのグループでは,ウラン238の放射壊変系列核種間の放射非平衡を用い た年代測定に取り組んできた. まず,これまで行ってきた,沈み込み地域でのマグマ上昇の速度に制約をつけ る研究の成果と,直面している課題をレビューする. 放射非平衡が沈み込みのさいの流体の移動の時に生じていることを示唆する データが得られ, 流体の移動によりマグマが生じ,噴火するまで数万年以下でおきているらしい ことが分かったが, 放射非平衡の大きさをマグマの上昇時間により直接結びつけるには,トリウム が流体とともに移動するか否かを確認する必要がある. 次に,現在行っている海底熱水鉱床での硫化鉱物の生成年代の研究を紹介する. 海底熱水系では,地球の表層部での物質循環の総量に比べ無視できない規模の 物質移動が起っている. また,海底熱水系は生物の進化の場としても注目されており,海底での熱水活 動がどの程度持続するのかは, 資源評価や生物進化の面から注目されている.地球化学的な年代測定による海 底熱水活動の持続期間と, 熱水系に生息する生物の遺伝子レベルでの分化との関係についての研究プロジ ェクトについて紹介する. これまでの成果により千年より若い熱水鉱物の年代測定が可能になり,沖縄や 南マリアナでの熱水活動の持続時間を調べている.
2011.02.18
変動地形からみたプレート収束域のジオダイナミクス:活断層から島弧まで
東京大学地震研究所
石山 達也
変動地形学とは,山地・平野や段丘など様々な地形のヒストリーや形成要因を解明し,究極的には日本列島のような変動帯の成り立ちを明らかにする学問である.近年,高精度な浅層反射法地震探査や深部構造探査の実施によって,活断層の地下構造や変動帯の地殻構造に関するデータが飛躍的に増大しつつあり,これらと変動地形や地質学のデータを組み合わせることにより,日本列島の第四紀テクトニクスと大規模地形・地質構造の形成過程に新しい視点をもたらすことが可能になりつつある.本発表では,活断層などの不均質構造を含むプレート収束域のジオダイナミクスについて,これまでの研究経過と今後の展望について述べる.