平成142002)年度 一般研究2実施報告書

 

課題番号

14−共研−2022

専門分類

3

研究課題名

海底地震形に記録された膨大な制御地震記録の効果的な抽出法の開発

フリガナ

代表者氏名

タカナミ テツオ

高波 鐵夫

ローマ字

Takanami Tetsuo

所属機関

北海道大学

所属部局

大学院理学研究科地震火山研究観測センター

職  名

助教授

所在地

TEL

FAX

E-mail

URL

配分経費

研究費

0千円

旅 費

0千円

研究参加者数

4 人

 

 

 

研究目的と成果(経過)の概要

北海道大学大学院理学研究科附属地震火山研究観測センターでは、地震の発生予測モデルの構築や地球発達
史の探求のために世界の各地に出かけて海底地震計を用いた人工地震探査を実施しています。世界の各地の海
底で実施した人工地震探査の記録はすでに膨大な波形データベースとして蓄積してきました。われわれは、そ
の都度各地の海底地下構造を推定するために、この膨大な波形データを用いたいろいろな処理を行っていま
す。
 ところでこのエアーガンと海底地震計による人工地震探査は、実験船に備え付けたエアーガン発射装置から
約200m間隔で高圧の圧力波『爆発音』を発射させ、その圧力によって生じた地震波が海底の地殻・上部マン
トルを伝播し、再び戻ってきた地震波(直達波、反射波、屈折波など)を、その航路下の海底にあらかじめ設
置しておいた海底地震計で記録することによって行われます。したがって実際観測される記録には震源のエアー
ガンから海中を伝播してきた直達波だけでなく、海底と海面で反射を繰り返して戻ってきた水中多重反射波
や、地下構造の物質定数に対応して透過、反射、屈折などスネルノ法則に従って伝播しながら再び海底地震計
に戻ってきた多くの地震波群も数多く観測されます。したがってこれらの地震波の波群を海底地震計の位置か
らエアーガンを発射させながら移動する船までのオフセット距離ごとにペーストアップすることによって伝
播時間とオフセット距離との関数として連続した波群を観察することができます。その波群の傾きが通過して
きた地下構造での見かけ速度を示しています。このようにして多層からなる海底地下構造の速度分を求めるこ
とができます。この速度構造が、地球の歴史を物語っていたり、現在の地球の運動を表現しています。たとえ
ば日本島弧の下では、太平洋プレートが日本海溝や千島海溝で沈み込みをはじめ、地震や地殻変動を伴いなが
ら年間約10cmのスピードで大陸側に向かって沈み込んでいます。これをはっきり認識できたのは海溝から
島弧にむかって海洋性地殻構造の上面、すなわちプレートの境界が次第に深くなっているのが明らかにされた
からです。したがってこのようなプレートの運動を理解するためには、詳しい地下構造の性質を知らなければ
なりません。われわれが行っている構造探査は、単に地球の科学の探求にとどまらず、プレートの運動に関係
して発生する地震の起き方を紐解くためにも大変重要な研究であると考えています。
 地震波が伝播してきた地下構造は地震波の群列の到着時刻を正確に測定することで求められますが、実際、
観測された波形データには船のエンジン音、波の音、海流の雑音など各種の信号が混在し、目的の波群を同定
することがしばしば困難であることがあります。またオフッセト距離がおおきるなるに従って信号対雑音の比
が小さくなり、バックグランドノイズに埋もれてしまうことがよくあります。
 ここでは、このような膨大な地震波形から隣り合う波群の相関関係に注目したり、すでに分かっている水中
を伝播してきた波や、バックグランドノイズを除くための手法を開発してきた。そしてこの手法を用いて実際
の海底地下構造を推定してきました。結果は学会発表、著書等で発表してきましたが、まだ多くの課題を残し
ています。こん後もこの種の共同研究を継続しながら新しい解析の手法の開発と実際のデータへの適用を行っ
ていきたいと考えています。

 

当該研究に関する情報源(論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等)

論文
Takanami,T.,and Kitagawa,G.,Methods and Applications of Signal Processing in Seismic
Network Operations,Lecture Notes in Earth Sciences,Springer,Heidelberg,268pp.,2002.
Kitagawa,G.,Takanami,T.,Kuwano,A.,Murai,Y.,and Shimamura,H.,
Extraction of signal from high dimension time series:Analysis of Ocean Bottom
Seismograph data,Progress in discovery science,eds.Arikawa,S.and
Shinohara,A.,Springer,Berlin,449-458,2002.
Takanami,T.,and Kitagawa,G.,Multivariate time series model to estimate
arrival times of S-eaves,in Methods and applications of signal processing in
seismic network operations,Lecture Notes in Earth Sciences,eds.,Takanami,T.
and Kitagawa,G.,Springer,Heidelberg,13-39,2002.
Kitagawa,G.,and Takanami,T.,Extraction of small seismic signal by state space
modeling,in Methods and applications of signal processing in seismic network
operations,LectureNotes in Earth Sciences,eds.,Takanami,T.and Kitagawa,
G.,Springer,Heidelberg,1-12,2002.
高波鐵夫・村井芳夫・本多亮・西村裕一・勝俣啓・島村英紀・長谷川誠三・浮永久、
海底地震計による1952年十勝沖地震の震源域での地震観測?序報?、北海道大学
地球物理学研究報告、66、63-75、2003。
学会発表
Takanami,T.,and Kitagawa,G.,Signal extraction problems in seismology,7th
Annual Meeting of Eastern Section of the Seismological Society of America,
Boston University,Oct.22,2002.
Kitagawa,G.,Takanami,T.and Matsumoto,N.,Statistical modeling approach to
signal extraction problems in seismology,invited paper of the 6th SEGJ
International Symposium,Nihon Daigaku Kaikan,Jan.22,2003.
Murai,Y.,Akiyama,S.,Katsumata,K.,Takanami,T.,Yamashina,T.,Watanabe,
T.,Cho,I.,Kuwano,A.,Wada,N.,Shimamura,H.,Delamination structure
imaged in the source area of the 1982 Urakawa-Oki Earthquake,7th Annual
Meeting of Eastern Section of the Seismological Society of America,Boston
University,Oct.22,2002.

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

 

研究参加者一覧

氏名

所属機関

北川 源四郎

統計数理研究所

姜 興起

旭川大学

島村 英紀

北海道大学