Three-Dimensional P-Wave Velocity Structure Beneath the Japanese Islands
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概要
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A new model of fine three-dimensional P-wave velocity structure down to a depth of 1200 km beneath the Japanese Islands and their vicinity is derived by a tomographic inversion of ISC travel time data with resolution analyses. We used 103,023 arrival time data observed at 548 stations from 833 earthquakes to determine the velocity anomalies in a number of blocks and source parameter corrections simultaneously. A block size of 0.5°× 0.5° in horizontal dimension and 50 km in depth (for the uppermost three layers 0.5°×0.5°×33 km) was used in this study. Detailed features of lateral heterogeneity in the upper mantle are revealed. High velocity zones corresponding to the Pacific and Philippine Sea slabs are well delineated. Low velocity anomalies corresponding to the volcanic front are found. High or low velocity anomalies in the crust or uppermost mantle correspond to positive or negative Bouger anomalies. And high velocity anomalies correspond to low heat flow. In the lower mantle, slab-shaped high velocity anomalies are found extending deeper than the termination of seismic activity within the Pacific slab descending from the Japan Trench. A resolution analysis confirms the existence of the slab-like high velocity region in the lower mantle, though the extent of its depth is not well resolved. On the other hand, the Pacific slab descending from the Izu-Bonin Trench seems to be fingering; that is, high velocity anomalies penetrate into the lower mantle at about 26°N, but do not penetrate and bend horizontally to the west in the deeper portion of the upper mantle at about 29°N.日本列島およびその周辺下1.200kmまでの3次元P波速度構造の詳細なモデルをトモグラフィー手法により得た.データは833個の地震による548観測点での走時データ103,032個(ISC報告値).解を得る際,未知数として震源位置・時刻の要素パラメータと速度構造を同時に求めた.速度構造を求める際に用いたブロックサイズは,水平方向に0.5°×0.5°,鉛直方向に50km(ただし深さ100kmまでは33km)である.その結果,上部マントルの不均質性が詳細に求められた.太平洋プレート,フィリピン海プレートを示す高速度域,火山フロントに対応する低速度域,等々.地殻,マントル上部のほとんどの高速度異常および低速度異常は,それぞれ正・負の重力以上と対応しているが,中国地方のように対応していないところもある.太平洋プレートの日本海溝からの延長上で地震活動が無くなる深さのさらに先に下部マントルまでのスラブ状の高速度域が得られた.レゾリューション解析から,深さ方向に分解能がないが下部マントルに確かに高速度域が存在することが分かった.一方伊豆-小笠原スラブではこの高速度域は,北緯26度付近では650km以深に鉛直方向に分布するが,北緯29度付近では650km付近で横たわって見える.
- 東京大学地震研究所,Earthquake Research Institute, University of Tokyo,東京大学地震研究所,京都大学防災研究所の論文
- 1990-03-30