[M-IS22] 海底のメタンを取り巻く地圏-水圏-生命圏の相互作用と進化

[MIS22-P09] 波動場シミュレーションによる表層型メタンハイドレート賦存域の地下構造が弾性波探査に与える影響の検討

*松下 隼土¹、鶴我 佳代子¹、青山 千春¹、小林 亮太郎¹ (1.東京海洋大学)

キーワード：メタンハイドレート、音響学的ブランキング構造、地震波シミュレーション

日本周辺には多くのメタンハイドレートの存在が示唆されており、資源の乏しい日本においてエネルギー自給率の向上に資することが期待されている。日本海側に存在する表層型メタンハイドレート賦存域では反射法地震探査やサブボトムプロファイラーによる探査断面上で海底疑似反射面(BSR)や音響学的にデータ空白となる音響学的ブランキング構造(ガスチムニー構造)が観測されている(松本・他，2009)。本研究では、主に日本海側に存在する表層型メタンハイドレート賦存域で観測される音響学的ブランキング構造の発生に必要な地下構造の条件について波動場シミュレーションを用いて検討した。またメタンハイドレートの資源量評価への足掛かりとして、メタンハイドレートの地下での分布やその移動・形成過程を検討するため、広角反射波や屈折波を用いた観測シミュレーションも試みた。
前田・他(2022)による上越沖のメタンハイドレート賦存域における地下構造を波動場シミュレーションにより検討した先行研究では、音響学的ブランキングゾーンは、メタンハイドレートの高速度異常、フリーガス層による低速度および高減衰異常、および断層の存在が複合的な要因となり発生していると示唆された。そこで本研究では、前田・他(2022)で示唆された要素(メタンハイドレート層、フリーガス層、断層)を取り入れた地下構造モデルを作成し、反射法地震探査のシミュレーションを行うことで、音響学的ブランキングゾーン発生に必要な条件を詳細に検討した。
有限差分法による波動場計算（Larsen, 2000）によりメタンハイドレート層、フリーガス層、（分岐）断層の組み合わせを仮定した地下構造モデルについて反射断面図への影響を調べた。音響基盤の上に二つの堆積層を配置した単純なベースモデル(モデルA)、メタンハイドレート層、フリーガス層を追加したモデル(モデルB)、さらに断層を追加したモデル(モデルC)について比較を行った。その結果、モデルBおよびモデルCで堆積層境界での反射振幅の減少がみられた。特にモデルＣでは振幅が29%未満まで大幅に減少し、断層の存在が音響学的ブランキング構造の発生に重要な要素の一つであることが分かった。
本研究ではメタンハイドレート層、フリーガス層、および（分岐）断層を均一な物性の要素として検証を行ったが、実際にはより小規模の構造が存在し、地震波の散乱や減衰に大きな役割を果たしていることが考えられる。
よって、今後、より小規模な構造による影響や地形、地下の不均一性による影響に関する検証を行っていく。また、屈折波を用いて音響学的ブランキング構造内部を解析する手法に関する検討も行っていく。