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,表面波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開発研究をまとめ,成果を国際学術雑誌に発表した.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.
本手法を用い,西太平洋域の詳細なトモグラフィーを実施するため,既存の広帯域海底地震波形データから,みかけ群速度を計測した.アウターライズ近傍をサンプルする短周期表面波に顕著な低群速度異常が検出され,その信頼性と成因を現在検討している.

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する研究をまとめ,成果を国際学術雑誌に投稿した.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.北西太平洋などの古い太平洋域では,テクトニックな擾乱により生ずる再結晶過程が,複雑で強い異方性の原因になっていることを示唆した.

海底地震計アレイで取得された地震波形から,海底堆積層の詳細な構造を解析する手法を開発した.海底堆積層は,海底地震波形を複雑にするため,海洋マントル構造などの深部構造の検出を阻んできた.本手法を活用することにより,深部構造の高精度推定が期待できる.

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.

3次元電気伝導度構造に対する電磁気応答関数順計算の不確定性について,定量的な評価方法を開発した.

長基線電位差と地磁気データの解析に基づいた,局所的な地磁気ジャークの原因となる外核表層付近の磁場とマントル最下部電気伝導度異常に関する研究を継続した.これまでに調査を行った,2003年および2007年に発生した大西洋域の地磁気ジャークに加え,2014年以降に見られる西太平洋域の地磁気変化の特徴と長基線電位差変化を説明可能なモデルを構築中である.