Takemura, Shunsuke

Tonegawa, Takashi

Yoshimoto, Kazuo

利根川, 貴志

吉本, 和生

武村, 俊介

Earth Simulator Research Results Repository

  
  
海洋性地殻を伝播するトラップ P 波の伝播特性と不不均質構造  
武村俊介・吉本和⽣生（横浜市⽴立立⼤大学）・利利根川貴志（海洋研究開発機構）  
1. はじめに  
本研究では海洋性地殻内を伝播するトラップ波に着⽬目して、観測波形の解析および数値シミュレ
ーション⾏行行い、トラップ P 波の伝播特性および海洋性地殻の不不均質構造を明らかにする。海洋性地
殻内の詳細な構造を知ることで、海洋性地殻内で起こる脱⽔水作⽤用や地球深部への流流体の移送過程を
明らかにすることができる。  
2.  フィリピン海プレートの海洋性地殻を伝播するトラップP波の特徴  
茨城県南部の深さ 50-‐‑‒60  km で発⽣生する地震において、震源域から南⻄西⽅方向の観測点でフィリピ
ン海プレートの海洋性地殻を伝播するトラップ波が観測されることが報告されている（Hori,  1990,  
2006）。そこで、茨城県南部の深さ 50-‐‑‒60  km で発⽣生した 7つの地震について、Hi-‐‑‒net で得られた
速度度波形を解析した。  
関東東海地域において観測されたトラップ P波の例例を図 1に⽰示す。図１aの波形は N.NSHH で観
測された上下動成分の速度度波形にバンドパスフィルターをかけたもので、P 波到来時刻を 0 秒とし
ている。周波数の増⼤大にともない観測波形は複雑になるものの、観測されたトラップ波は周波数を
問わず P波より 2秒程度度遅れて現れる。また、ほとんどの地震において最⼤大振幅はトラップ P波の
初動直後にあらわれ、顕著なピーク遅延を起こしていない。  
図１a の波形の RMS エンベロープを平均して得られたエンベロープを図 1b に⽰示す。平均をとっ
たことによりマルチパスの効果は弱まり、エンベロープは震源域から観測点までの平均的な伝播経
路路の影響を⽰示している。周波数の増⼤大にともないコーダ波が複雑化するもののトラップ P 波に⼤大き
な変化は⾒見見られず、直達 Pの約 2秒後に現れ、初動直後に最⼤大振幅を迎えるパルス的な波形となる。  
3.  2 次元差分法による地震動シミュレーション  
観測された分散やピーク遅延をともなわないトラップ P波の成因を明らかにするため、差分法に
よる地震動シミュレーションを⾏行行った。図 2a の測線 A-‐‑‒Aʼ’断⾯面において、Ev.   5（2012 年年 5 ⽉月 18
⽇日に発⽣生した Mw  4.8 の地震）の地震の地震動シミュレーションを⾏行行った。327.68✕102.4   km2
の計算領領域を 0.015  km で離離散化した。JIVSM（Koketsu  et  al.,  2008）による層構造モデル（図
2a 左）を採⽤用し、仮定した速度度構造モデルの海洋性地殻内に震源を設定した。  
JIVSM による地震動シミュレーションの結果（図 3a）は、観測波形と異異なり分散やピーク遅延
を起こし紡錘形のトラップ P波となった。JIVSM による海洋性地殻は深部まで海洋性地殻第２層お
よび第３層が沈沈み込む２層構造をしているため、紡錘形の波形が得られたものと考えられる。  
相模トラフから沈沈み込む海洋性地殻は反射法探査（Kimura  et  al.,  2009）などによって JIVSM
と同様に厚さ 3  km 程度度の海洋性地殻第２層の存在が⽰示唆されている。⼀一⽅方で、深さ 30-‐‑‒40  km に
おいて海洋性地殻からの脱⽔水による低速度度異異常（LVA）が検知されている（例例えば、Matsubara  et  
al.,  2005）。このことから、深さ 30-‐‑‒40  km の脱⽔水作⽤用によって海洋性地殻内の速度度構造に変化が
起きたと考え、計算モデルに LVA と深さ 40   km 以深の海洋性地殻第２層に速度度増加を取り⼊入れた
（図 2b および図 2c）。  
LVA と速度度増加を取り⼊入れた計算結果を図 3b および図 3c に⽰示す。海洋性地殻第 2 層の P 波速
度度を 6.0  km/s まで増加させたmodel  A1（図 3b）では、JIVSM と同様にトラップ P波は紡錘形と
なる。海洋性地殻第２層と第３層を同じ速度度（VP  =  6.8  km/s）にしたmodel  A2 による計算結果
（図 3c）では、弱い直達 Pに続き分散やピーク遅延のないトラップ波が明瞭に観測され、観測波形
の特徴を再現している。観測地震動と差分法によるシミュレーションの⽐比較から、分散およびピー
ク遅延をともなわないトラップP波の成因は深さ40  km以深で海洋性地殻が均質な構造をしており、
効率率率的に P波がトラップされたためと考えられる。  
  
4.  海洋性地殻内の速度度変化  
Kuwatani   et   al.（2011）によれば、深さ 40   km での圧⼒力力・温度度条件下で脱⽔水作⽤用によって
Greenschist から Amphibolite へ変化することされており、関東・東海下においても同様の変化に
よってフィリピン海プレートの海洋性地殻第２層で速度度増加が起きているものと考えられる。  
  
  
謝辞  
防災科学技術研究所の Hi-‐‑‒net の波形データと F-‐‑‒net の CMT 解を使わせていただきました。また、海洋開発研究機構の地
球シミュレータを使⽤用させていただきました。記して感謝致します。  


海洋性地殻を伝播するトラップP波の伝播特性と不均質構造

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