GPSデータの逆解析による日本列島の地殻内弾性-非弾性歪みテンソル場の推定

利用 GPS 数据反演估算日本列岛地壳弹性-非弹性应变张量场

基本信息

批准号：
08J11022
负责人：
野田朱美
金额：
$ 0.38万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

日本列島の地殻の変形は現在も進行中であり,今やGPS観測を通じて直接捉えることができる。GPSデータから水平歪み速度場を推定する最も正統的な手法は,逆解析により変形勾配テンソル成分を求めるShen et al.(1996)の方法である。しかし,GPS観測は地表面に沿って2次元的に行われるため,変位ベクトルの鉛直勾配3成分を得ることができず,従来の幾何学的歪み解析では,水平歪み3成分しか求めることができなかった。また,観測された歪みを弾性部分と非弾性部分に分離する問題も,地殻の変形メカニズムを理解する上で本質的に重要であるにも拘わらず,未解決のままであった。そこで,これらの問題を一挙に解決するため,地殻変形の原因をモーメントテンソルで表現し,物理モデルを介した歪み解析によりGPSデータから3次元弾性/非弾性速度場を推定する理論を構築した。さらにこの物理的歪み解析の考え方に基づいて全く新しい逆解析手法を定式化した。この逆解析手法の有効性を確かめるために,先ず,模擬データを用いたテスト解析を行った。その結果,モーメント密度テンソルの等方成分と偏差成分への分解は充分に可能であることが分かった。また,空間分解能に関しては,GEONETの平均20km間隔の観測点配置でも,3次元的なモーメント密度テンソル分布の全体的特徴は捉えられることが分かった。次に,この解析手法をGPS水平速度データ(1996-2000)に適用し,新潟-神戸変形集中帯の3次元弾性歪み速度場及び非弾性歪み速度場の分離推定に初めて成功した。解析結果から,領域中央部の地表近くで顕著な弾性体積収縮が進行しているのに対し,より深部の上部地殻では非弾性剪断変形が進行していることが明らかになった。弾性歪みと非弾性歪みを足した全歪みの地表でのパターンは,同じGPSデータをShen et al.(1996)の方法で解析したSagiya et al.(2000)の結果と調和的になった。以上の内容はGeophysical Journal Internationalへ2009年度中に投稿予定である。

日本群岛外壳的变形仍在进行中，现在可以通过GPS观察直接捕获。从GPS数据估算水平应变速度场的最正统方法是Shen等人的方法。（1996）通过反分析获得变形梯度张量分量。但是，由于GPS观测是沿地面二维进行的，因此无法获得位移载体的垂直梯度三个组成部分，在常规的几何变形分析中，只能获得三个水平失真的组分。尽管它们在理解地壳变形机制方面固有的重要性，但将观察到的菌株分离为弹性和非弹性部分的问题也仍未解决。因此，为了一次解决这些问题，我们构建了一种理论，该理论通过使用矩张量来代表地壳变形的原因和通过物理模型来估算GPS数据的3D弹性/非弹性速度场。此外，基于这种物理失真分析的概念，已经制定了一种全新的逆分析方法。为了验证这种反分析方法的有效性，我们首先使用模拟数据进行了测试分析。结果表明，矩密度张量分解为各向同性，偏差成分就足够了。此外，关于空间分辨率，发现即使是Geonet观测点排列的平均间隔为20公里，也可以捕获3D矩密度张量分布的总体特征。接下来，将此分析方法应用于GPS水平速度数据（1996-2000），这是我们首次成功地分离和估算Niigata-Kobe-Kobe-Kobe-Kobe变形浓度的三维弹性应变速度场和无弹性应变速度场。分析结果表明，明显的弹性体积收缩在中央区域表面附近进展，而无弹性剪切变形在更深的上皮中进行。结合弹性和非弹性应变的总应变的地面模式与Sagiya等人的结果和谐。（2000），其中使用Shen等人的方法分析了相同的GPS数据。（1996）。上述信息计划在2009年发布给《地球物理杂志国际》。