[S-SS08] 地殻構造

[SSS08-01] 近年における地震探査技術の進展による不均質地質構造可視化への貢献

*阿部 進¹、清水 英彦²、斉藤 秀雄¹、佐藤 比呂志³、石山 達也³ (1.株式会社地球科学総合研究所、2.石油・天然ガス金属鉱物資源機構、3.東京大学地震研究所)

キーワード：反射法地震探査、広帯域地震探査技術、フルウェーブインバージョン

日本国内陸域における難地域地震探査においては、多様なノイズに被覆された微弱な反射波を抽出する上で、不均質速度推定と地下構造可視化技術の高度化に向けたデータ取得仕様の最適化とデータ解析技術の高度化を図ることが、長年の課題であった。特に、データ取得時の展開アパチャーに対して、短波長構造不均質が顕著な断層・褶曲構造については、速度推定誤差による反射波プロファイルの解像度低下が懸念され、また、火山岩類が階層的に分布する場合、発震エネルギーの減衰・遮蔽及び地表後方散乱に起因するS/N低下によって、反射波抽出と速度推定が一層困難となる事例が顕在化している。さらに、不規則なデータ取得ジオメトリー・発震点分布による'Acquisition Footprint'の顕在化、発震点-受振点レスポンスの不均一等も反射波を抽出する上で大きな課題である。
本研究では、近年、進展が著しい地震探査技術を網羅的に組み合わせ、不均質地下構造の可視化に関する問題解決へアプローチをした。第一に、広帯域化データ取得技術の採用が挙げられる。受発震システム応答の広帯域化は、時間分解能の向上と共に、低周波伝播エネルギーの拡充を通じた深部反射波の抽出に帰結する。また、高精度の速度推定手法であるFull Waveform Inversion(FWI)解析において、有効低周波成分の5Hz以下への拡張によって、解の収斂性、安定性及び解像度を担保することを可能とした。第二に、マルチモード型地震探査技術として、従来型の有線テレメトリーに、軽量化されたWiFi伝送型データ収録システムを複合化させた長大展開の標準化を行った。多様な異種震源と可変型の受発震間隔を前提とした屈折波、反射波及び'Pre-critical'広角反射波の同時取得によって、長波長から短波長速度不均質の順に、ランダム化初期モデル法による屈折トモグラフィ解析、FWI速度解析及び重合前マイグレーションを段階的に組み合わせた複合型解析によって、速度推定の高度化と構造イメージングの高度化を図ることが可能となった。第三は、空間サンプリングの稠密化である。受発震点間隔の稠密化を通じて、空間エイリアジング抑制、共通受振-発震-オフセット領域における均一サンプリングの実現、’Acquisition Footprint’の抑制及び有効重合数の飛躍的向上が可能となり、静補正,各種コヒーレントノイズ抑制,高精度イメージング処理及び正規化処理の精度向上に大きく寄与することを検証した。
本研究では、本研究では、国内における深部構造探査データを対象事例として、多様な速度推定情報の複合化を実施すると共に、推定された速度構造の不均質と深部反射波イメージングの解像度について議論を行った。