[S-SS26] 地震波伝播：理論と応用

[SSS26-09] エアガン-OBS探査データのレシーバ関数解析によるPS変換波イメージング

*白石 和也¹、阿部 進¹、淺川 栄一¹、藤江 剛²、佐藤 壮²、小平 秀一² (1.(株)地球科学総合研究所、2.海洋研究開発機構)

キーワード：レシーバ関数, エアガン-OBS探査, PS変換波

多成分の海底地震計（以下OBS）を用いたエアガン-OBS探査では、成分毎の共通受振点記録を対比することで、基盤面などからのPS変換波の発生がしばしば観測される。観測波形記録からP波とS波の走時や振幅の情報が得られれば、堆積層内のS波情報の獲得が期待できる。レシーバ関数解析は、主として自然地震観測記録に対して適用され、例えば水平成分を鉛直成分でデコンボリューションすることでPS変換波を抽出し、P波からS波への変換を生ずる地層境界の構造をイメージングするのに利用されている。本研究では、このレシーバ関数解析をエアガン-OBS探査データに対して適用することにより、PS変換波を抽出し受振点側の基盤面その他の構造推定を試みる。
　多成分OBSで取得されたエアガン発震記録のうち、三つの速度成分を解析に用いる。まず、水平二成分について発震点と受振点を直線で結ぶ方向（ラディアル方向）と直交方向（トランスバース方向）に回転を行う。次に、受振点毎にすべての発震記録について、三つの成分を互いにデコンボリューション演算を施すことで、全部で3x3=9通りのデコンボリューショントレースを得る。ただし本研究では、このうち鉛直成分(Z)とラディアル方向成分(R)から得られる二つのレシーバ関数(R/ZとZ/R)を解析対象とする。オフセット距離の比較的大きい領域について、透過P波と変換S波がOBSへ入射する方向がほぼ鉛直となる場合には、変換面から受振点までの片道走時差がほぼ共通となるので、これらを足し合わせることでPS変換波のみを抽出できる。さらに、相反性を仮定してR/Z成分とZ/R成分の時間反転したものを足し合わせる。時刻ゼロは海底面を表し、時間遅れは変換面からの透過P波と透過S波の片道走時の差を表す。OBSを用いた探査の場合、一般的に受振点間隔が広く、水平方向に連続的な変換波による断面を構築するのが難しい。そのためOBS設置位置に最終的なレシーバ関数をプロットすることで、受振点側のPS変換面のイメージング結果とする。
　本研究では、北西太平洋で取得されたエアガン-OBS探査データ（JAMSTEC）（エアガン発震測線長約237km、OBS間隔6km）へ適用した例では、明瞭なPS変換面を抽出することができる。受振点間距離は大きいものの、構造が比較的単純な成層構造で海底起伏も小さいため、同じフェーズの変換波を水平方向に追跡でき、この変換面はマルチチャンネル反射法の断面との対比により、海底下の堆積層下面からの反射波とはっきりと対応づけられる。この結果は、エアガン-OBS探査データに対してレシーバ関数解析を適用することでOBS近傍の堆積層の形状をイメージングすることの妥当性を示している。レシーバ関数解析から得られる波形記録はさらに、S波に関連する情報の推定、多成分の組み合わせによる異方性解析など、堆積層内の詳細な地質情報を獲得できる可能性を持つ。