Study of folding of deep mantle rocks by seismic array analyses

Research Project

Project/Area Number	21K03726
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	金嶋聰九州大学, 理学研究院, 教授 (80202018)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000) Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Keywords	下部マントル / マントル遷移層 / 小規模不均質 / 地震波散乱 / 海洋地殻物質 / ホットスポット / アレイ解析 / 不均質構造 / 玄武岩 / 物質循環 / マントル・プルーム / 深部マントル / マントル対流 / 褶曲構造
Outline of Research at the Start	地球物理学と地球化学による情報の間に存在する空間スケールの乖離という難点を克服すべく地震波散乱現象を解析して10kmスケールの不均質構造を調査する。地震計アレイデータ処理による散乱波（あるいは反射・変換波）の解析は、それらを地球深部の散乱現象に適用する場合、散乱源―アレイ間の距離がアレイ口径に比して大きすぎ、信号も微弱であるという難点を抱え、そのままでは有効でない。マントル深部起源の散乱波を有効に分析する独自の手法が求められており、本研究ではまずこの点取り組む。10kmスケールの不均質構造を解明し、数値シミュレーションにより得られるマントル対流イメージと地球深部の詳細な褶曲構造の比較検討する。
Outline of Annual Research Achievements	当該年度は、西太平洋にあるサモアホットスポット下の、マントル遷移層から下部マントル、深さ1500kmから400kmにかけて存在する顕著なSP散乱体を発見し、地震観測点アレイの解析によりそれらの位置を決定した。その結果、マントル内部の化学的不均質を表すそれらの散乱体が、マントル最下部から地表のサモアホットスポットへと上昇する巨大な低速度領域の縁に存在していることを突き止めた。また、散乱波形の特徴から、これらの散乱体が鉛直方向に薄く引き伸ばされている可能性があることを見出した。これらは、マントル最下部において上昇流に取り込まれたかつての海洋地殻物質を表す可能性が高い。この結果は国際誌に投稿され現在改定を終えて受理された段階にある。また、当該年度には上記の解析と並行して、環太平洋全域の沈み込み帯の下のマントル遷移層において顕著な小規模散乱体が多数分布していることを突き止めた。これらの散乱体も上記ホットスポット下のものと同じくかつての海洋地殻物質を表している可能性が高く、マントル内部における流動の結果、現在の位置まで運ばれてきたものと思われる。この結果はマントル内部における物質の攪拌と混合に大きな意味を有すると考えられるのでその成果を国際誌に投稿し現在査読を受けている段階である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究成果を公表する作業を順調に進めている。また、新たな種類の散乱現象の解析にも着手している。
Strategy for Future Research Activity	マントル最深部の地震散乱体を新たに発見しており、これらと、これまでに発見してきたより浅い領域の散乱体を統一的に解釈するモデルを構築したい。