P波前重力信号地震学の創生：重力弾性完全結合モデルによる理論と観測の統合

创建 P 波预重力信号地震学：使用全耦合重力模型将理论与观测相结合

基本信息

批准号：
22K03772
负责人：
亀伸樹
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

地震の動的破壊は、断層周辺と地震波が伝播する場所の両方に質量の変化をもたらします。これにより生じる重力ベクトルの変化はほぼ瞬時に伝わるため、P波より早く地震観測点に到達します。このP波の前に到達する重力ベクトル信号（P波前重力信号）は幾つかの大地震で検出されてきましたが、観測記録の垂直成分に限られていました。これは水平記録の雑音レベルが高いためです。本研究は、2011年東北地方太平洋沖地震（Mw 9.1）に対するHi-net高密度傾斜計アレイデータを解析し、水平成分のＰ波前重力信号を探しました。現実的な地球構造モデルに対して計算された３成分合成波形の信号強度の分布に基づいて水平成分記録をスタッキングし、雑音レベルを明瞭に超えた水平信号を特定しました。さらに、F-net広帯域地震計アレイデータの垂直信号と組合せ、波形逆解析から震源パラメータを推定し、地震の傾斜角とマグニチュードをそれぞれ11.5ー15.3°とMw 8.75ー8.92の範囲に制約しました。従来の「地震波形」の解析においては、浅い地震に対して傾斜角とマグニチュードは二律背反の関係にあり両者を同時に決定できませんでした。この研究は、P波前重力信号の3成分を解析することで、この二律背反問題を解決できることを示しました。これを受けて、本研究では、この新たに見いだされた信号特性を理解することを目指して、理論波形合成計算コードを用いた数値実験を行いました。この数値実験には、従来の長周期地震波形合成計算と同じ弾性重力完全結合の方程式を用いて現実的な地球構造におけるP波前重力信号の波形合成を可能にする用いる計算コードを用いました。これは、これまでに提案されてきた計算法と異なり、一切の近似計算をしていないことが特徴であり、また現実的な時間で実用制度の波形を得ることができます。

地震的动态破裂导致断层周围和地震波传播处的质量变化。由此产生的重力矢量变化几乎是瞬时传播的，因此它比 P 波更快到达地震观测点。这种先于P波到达的重力矢量信号（前P波重力信号）已在几次大地震中被检测到，但仅限于观测记录的垂直分量。这是由于水平录音的噪音水平较高。在这项研究中，我们分析了2011年东北地震（Mw 9.1）太平洋沿岸的Hi-net高密度倾斜仪阵列数据，并搜索了水平分量P波预重力信号。我们根据为真实地球结构模型计算的三分量复合波形的信号强度分布堆叠水平分量记录，并识别出明显超过噪声水平的水平信号。此外，结合F-net宽带地震仪阵列数据的垂直信号和波形反演分析，估计了震源参数，并将地震倾角和震级分别限制在11.5-15.3°和Mw 8.75-8.92范围内。在常规的“地震波形”分析中，对于浅源地震，坡度与震级存在矛盾关系，不可能同时确定两者。这项研究表明，可以通过分析 P 波预重力信号的三个分量来解决这个权衡问题。针对这一点，在本研究中，我们使用理论波形合成计算代码进行了数值实验，目的是了解这一新发现的信号特性。在这个数值实验中，我们使用了一种计算代码，可以使用与传统长周期地震波形合成计算相同的弹性重力完全耦合方程，在真实的地球结构中进行 P 波预重力信号的波形合成。该方法与迄今为止提出的计算方法的不同之处在于，它不涉及任何近似计算，并且可以在现实的时间内获得实际系统的波形。