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[SSS12-P11] 岩手県三陸沖における制御地震DAS・OBS記録を用いた上部地殻のP波速度構造
キーワード：Distributed acoustic sensing、制御地震探査、P波地震波速度構造
近年，光ファイバをセンサとして，歪みを数m間隔で数十kmの長距離観測が行えるDistributed Acoustic Sensing(以下 DAS)が地球科学分野に応用されつつある(e.g., Zhan 2019)．東京大学地震研究所では，岩手県三陸沖に敷設された光ファイバー海底ケーブルを用いてDAS観測を行なっている. これまでに，DASデータに対して地震波干渉法を適用することで堆積層・最上部地殻のS波速度構造が高分解能に推定できるようになった(e.g., Fukushima et al. 2022)．さらに同程度の空間的に高分解能のP波速度構造を求めることができれば、これまで海域では推定が難しかった堆積層・最上部地殻におけるVp/Vsの詳細な空間分布を推定できる可能性が示唆される．
そこで本研究では, 岩手県三陸沖における堆積層・最上部地殻Vp/Vsの推定を目的として，2020年に行われた制御震源とDAS・OBSを用いた構造探査のデータを用いて，P波速度構造を推定した．制御震源にはBolt社1500LL（チャンバー容量1500 cu.in.）4基を使用し，発震間隔は約100m，DASの観測点間距離は約5mである．本研究では，堆積層浅部のP波速度構造をTau-sum inversion法 (Shinohara et al. 1994)，また堆積層最下部や最上部地殻のP波速度構造を破線追跡法 (Zelt and Smith 1992)により推定した．
まず, DAS記録に対して共通発震点記録，OBS記録に対して共通受信点記録を作成し，それぞれ距離時間空間からτ(intercept time)-p(ray parameter)空間への変換を行った．DAS記録については，鉛直に入射するP波に対する感度が低いことを考慮し，隣接する11発震点のDAS記録を用いた距離時間軸断面からτ-p空間への変換を行った．その結果，τ-p領域において, OBSと11発震点の中心がOBSと最も近い(約200m離れた)共通発震点記録のデータと整合的であった. 11発震点のDAS記録によるτ-p空間のデータから，τ-sum inversionにより，堆積層最上部の1次元P波速度構造を求めた．この際に，11発震点の中心直下の一元構造として，約１km間隔に1次元P波速度構造を推定した．さらにこの速度構造をなめらかに接続し，測線下の二次元構造を作成した．得られたP波速度構造はFukushima et al. (2022)やTakahashi et al. (2014)と整合的な結果である．DAS記録により，P波速度構造の水平方向の空間分解能が向上する．
次に，DAS記録とOBS記録に対して，共通受信点記録を作成し，屈折波の初動走時から破線追跡法(Zelt and Smith, 1992)を用いてさらに深部の堆積層最下部および最上部地殻のP波速度構造を推定した．DAS共通受信点記録では，OBS上下動記録に対してSN比は低いが，堆積層最下部からの屈折波は明瞭に確認できる．DAS記録は空間的に高密度であるために，OBS記録に加えてDAS記録を破線追跡法に用いることで，構造推定の空間分解能が向上する．そのため，さらに深い領域についても，高分解能S波速度構造と比較することにより，Vp/Vsをこれまでよりも高い水平分解能で推定できる.
そこで本研究では, 岩手県三陸沖における堆積層・最上部地殻Vp/Vsの推定を目的として，2020年に行われた制御震源とDAS・OBSを用いた構造探査のデータを用いて，P波速度構造を推定した．制御震源にはBolt社1500LL（チャンバー容量1500 cu.in.）4基を使用し，発震間隔は約100m，DASの観測点間距離は約5mである．本研究では，堆積層浅部のP波速度構造をTau-sum inversion法 (Shinohara et al. 1994)，また堆積層最下部や最上部地殻のP波速度構造を破線追跡法 (Zelt and Smith 1992)により推定した．
まず, DAS記録に対して共通発震点記録，OBS記録に対して共通受信点記録を作成し，それぞれ距離時間空間からτ(intercept time)-p(ray parameter)空間への変換を行った．DAS記録については，鉛直に入射するP波に対する感度が低いことを考慮し，隣接する11発震点のDAS記録を用いた距離時間軸断面からτ-p空間への変換を行った．その結果，τ-p領域において, OBSと11発震点の中心がOBSと最も近い(約200m離れた)共通発震点記録のデータと整合的であった. 11発震点のDAS記録によるτ-p空間のデータから，τ-sum inversionにより，堆積層最上部の1次元P波速度構造を求めた．この際に，11発震点の中心直下の一元構造として，約１km間隔に1次元P波速度構造を推定した．さらにこの速度構造をなめらかに接続し，測線下の二次元構造を作成した．得られたP波速度構造はFukushima et al. (2022)やTakahashi et al. (2014)と整合的な結果である．DAS記録により，P波速度構造の水平方向の空間分解能が向上する．
次に，DAS記録とOBS記録に対して，共通受信点記録を作成し，屈折波の初動走時から破線追跡法(Zelt and Smith, 1992)を用いてさらに深部の堆積層最下部および最上部地殻のP波速度構造を推定した．DAS共通受信点記録では，OBS上下動記録に対してSN比は低いが，堆積層最下部からの屈折波は明瞭に確認できる．DAS記録は空間的に高密度であるために，OBS記録に加えてDAS記録を破線追跡法に用いることで，構造推定の空間分解能が向上する．そのため，さらに深い領域についても，高分解能S波速度構造と比較することにより，Vp/Vsをこれまでよりも高い水平分解能で推定できる.