沈み込み帯における水循環およびスラブ内地震の発生メカニズムの解明

俯冲带水循环和板内地震机制的阐明

基本信息

批准号：
14J03815
负责人：
椎名高裕
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，沈み込み帯における地震・火成活動に関わる水の循環過程やスラブ内地震の発生メカニズムを理解することを目的として，東北日本下に沈み込む太平洋スラブの詳細な不均質構造の推定を行った．その結果，太平洋スラブ最上部に存在する海洋性地殻の地震波速度および太平洋スラブ内部の地震波減衰構造を明らかにした．これらの成果は太平洋スラブ内部における含水鉱物や流体の存在，およびそれらがスラブ内地震の発生に密接に関係していることを示唆する重要な観測事実である．本研究ではまず，北海道東部下に沈み込む海洋性地殻の地震波速度を，スラブ内地震で観測されるガイド波の到達時刻を用いて推定した．得られた地殻の速度はP波速度が6.5-7.5 km/s，S波速度が3.6-4.2 km/s，Vp/Vsが1.80程度である．また，深さ80 km以浅では地殻の地震波速度が岩石学的に期待される値よりも遅いことを見出した．次に，東北地方下における太平洋スラブの3次元P波減衰構造を推定した．この際，スペクトル比法を適用することで，世界で初めてスラブ内の詳細な地震波減衰分布を明らかにし，海洋性地殻や規模の大きな地震の震源域周辺で減衰が大きくなることを示した．本研究で得られた成果は，太平洋スラブ内部に流体や含水鉱物が存在し，それらがスラブ内地震の発生と密接に関係していることを示す重要な成果である．特に高い空間分解能のもとで海洋性地殻の地震波速度を推定したことで，北海道東部と東北地方の海洋性地殻の地震波速度が深さ80 km以深においてことがわかった．北海道では太平洋スラブの斜め沈み込みに起因して，テクトニクスや水循環過程が東北地方と異なることが指摘されている．このため，観測された地殻の速度差はそのようなテクトニクスの違いを反映していると考えられ，今後，両地域のテクトニクスや地震の発生メカニズムを理解する上でも重要な情報を与えると期待される．

在这项研究中，我们估计了日本东北部下方俯冲的太平洋板片的详细异质结构，目的是了解俯冲带中与地震和火成岩活动相关的水循环过程以及板片内地震的机制。从而明确了太平洋板片顶部洋壳内的地震波速度和太平洋板片内部的地震波衰减结构。这些结果是重要的观测事实，表明太平洋板片内存在水合矿物和流体，并且这些与板片内地震的发生密切相关。在这项研究中，我们首先利用板内地震期间观测到的导波到达时间估计了北海道东部俯冲洋壳的地震波速度。得到的地壳速度为P波速度6.5-7.5km/s，S波速度3.6-4.2km/s，Vp/Vs约为1.80。我们还发现，地壳80公里以下深度的地震波速度比岩石学预期的要慢。接下来，我们估计了东北地区下方太平洋板片的三维纵波衰减结构。此次，我们通过应用谱比法，在国际上首次揭示了板块内地震波衰减的详细分布，并表明在大地震的洋壳和震中区周围衰减增大。这项研究获得的结果是表明太平洋板片内部存在流体和水合矿物，并且这些与板片内地震的发生密切相关的重要结果。通过以特别高的空间分辨率估算洋壳中的地震波速度，我们发现北海道东部和东北地区的洋壳中的地震波速度深度大于80公里。有人指出，由于太平洋板块的倾斜俯冲作用，北海道的构造和水循环过程与东北地区不同。因此，观测到的地壳速度差异被认为反映了这种构造差异，并有望为未来了解这两个地区的构造和地震发生机制提供重要信息。