3.7.2 フロンティア解析による地球の内部構造と内部過程の解明

 グローバルトモグラフィーによる浅部構造の解像を実現するため,エンベロープ形状の直接フィッティングを用いた構造解析手法の開発を行った.広帯域海底地震計で記録された比較的短周期の表面波波形(8-60s)のエンベロープを,弾性体の運動方程式を直接解くことにより得られる理論地震波形のエンベロープと直接比較することにより活用した.急激な群速度変化が起こる周波数帯域や,複数のブランチが干渉しあう帯域の活用が可能になり,地殻のP波速度,S波速度,厚さを独立に解像するなど,浅部構造を高解像度で推定することに成功した.こうして得られた構造モデルを初期モデルとし,比較的長周期の表面波波形(12.5-200s)の観測波形を波形インバージョンにより解析することにより,地殻からアセノスフェアにわたって深さ方向に連続的なモデルを推定できることを確認した.

 海域から陸域までの幅広い領域にわたる東北日本弧下のレシーバー関数イメージングを,海陸にわたるamphibiousなアレイデータを統合解析することで達成し,その成果を国際論文誌に発表した.海底の低速度堆積層がレシーバー関数解析の障害となることは知られているが,その影響を詳細に分析し,補正する手続きを提案し,海陸にわたり連続的な速度不連続面をイメージングした.東北日本弧下の海陸のデータに適用することにより,海溝近傍に特異な不連続面が検出されたことを報告した.

 北西太平洋に展開された広帯域海底地震計のデータから北西太平洋下のP波速度異方性を推定し,この領域の選択配向様式を制約した.P波速度の詳細な方位依存性が,選択配向様式の有力な情報源であることが示された.従来の他地域の解析結果を再検討したところ,領域ごとに選択配向様式は異なっていることが見出された.プレート形成時の応力や化学組成が時間や場所ごとに変化することが示唆された.

 2012~2013年にかけてドイツGEOMARの研究グループと共同で実施した南大西洋トリスタン・ダ・クーニャホットスポット下のマントル電気伝導度構造について,Usui et al. (2015; 2018)に基づく先進的3次元インバージョン解析手法を用いた再解析に着手した.先行研究(Baba et al., 2017)で用いられたマグネトテルリック応答関数に,新たに鉛直・水平磁場応答関数を入力データとして加えることで,トリスタン・ダ・クーニャホットスポットに関連したマントルのダイナミクスをより強く制約することを目指す.