| Project/Area Number |
23K20890
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| Project/Area Number (Other) |
21H01180 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
吉岡 祥一 神戸大学, 都市安全研究センター, 教授 (20222391)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 淳一 東京工業大学, 理学院, 教授 (30361067)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | スラブ内地震 / 太平洋スラブ / オリビン準安定層 / 温度分布 / 脱水分布 / プレートの断裂 / 震源時間関数 / 準安定オリビン / 相転移 / カイネティクス / 3次元モデル / トモグラフィ |
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| Outline of Research at the Start |
太平洋プレートの沈み込みに伴う準安定オリビンの3次元分布を地震学的に明らかにする。本研究では、中部日本下の太平洋スラブの湾曲部を対象地域とする。その目的のため、多数かつ全方位をカバーする遠地地震を用いたレシーバー関数解析を実施し、また精度の高い震源決定も行う。このようにして得られた準安定オリビンの3次元分布の成因を解明するため、含水量をフリーパラメターとした相転移のカイネティクスを取り入れた温度構造モデリングを実施する。最終的に、スラブ内地震の発生と、オリビン準安定相の存在領域・温度・脱水の関連性を解明し、脱水脆性化説、相転移断層説、熱的不安定説の特定を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の目的と研究実施計画は以下の通りである。
・研究の目的：深さ200～500 kmで発生するスラブ内地震に関して、以下の５項目を本研究の目的とし、吉岡と中島で分担・協力して、研究を遂行する。
・研究実施計画：① 地震発生メカニズムの包括的理解に不可欠な同一のスラブにおける地震の震源パラメターの系統的な深さ変化の解明（中島） ② 太平洋スラブ内のオリビン準安定相領域の3次元空間分布の特定（中島・吉岡） ③ オリビン準安定相の存在を考慮したスラブ深部の3次元温度分布を計算するコードの開発（吉岡） ④ 太平洋スラブ深部の3次元温度分布・含水量分布の推定（吉岡） ⑤脱水脆性化説、相転移断層説、熱的不安定説の特定（吉岡・中島）
上記①、②に関しては、昨年度までにほぼ実施が完了した。
吉岡は、上記③に関して、2次元鉛直断面内で海洋プレートの沈み込みに伴うオリビンからウォズレアイトの相転移のカイネティクスを取り入れたプログラムのチューニングを行い、中部地方下の太平洋スラブに適用し、数値モデリングを実施する準備を整えた。
中島は、遠地地震を用いたレシーバー関数解析プログラムコードを新規に作成し、日本列島下の太平洋スラブの深部構造およびマントル遷移層不連続面の空間変化を調査した。その結果、太平洋スラブの上部境界面付近に正の振幅をもつ地震波不連続面が連続的に存在すること、その不連続面は410km不連続面に繋がるようにみえること、スラブ下（裏側）の410km、660km不連続面はほぼフラットであることが明らかになった。これらの結果は、含水相の相転移の深さ、マントル対流の温度異常などの情報を含んでいると考えられる。次年度では解析のイメージング精度の向上を目指しつつ結果の解釈を行い、スラブの相転移と深発地震の関係、およびスラブ下に存在すると考えられているマントル上昇流の原因を考察する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
吉岡は、上記の研究実施計画④の実施に向けて、レシーバー関数解析から得られた連続的ないくつかの測線における解析結果を踏まえて、準安定オリビンの存在範囲や410㎞や660㎞不連続面の凹凸の振幅や波長を説明しうるモデルをパラメタースタディによって構築し、温度構造やスラブ内の含水量がどのように空間的に変化しうるかを同定できる準備を整えた。
中島は、レシーバー関数解析プログラムコードを新規に作成し、中部地方下の上部マントルを対象としていくつかの測線で予備解析を行った結果、準安定オリビン領域に対応すると解釈できる地震波速度不連続面を同定することができた。今後はプログラムの改良を進めるとともに、解析データを増やして解析を行う。また、昨年度までに得ていた中部日本のフィリピン海プレートの深部沈み込みに関する結果を論文として出版することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
●オリビン準安定相の存在を説明しうるスラブ深部の3次元温度分布の数値シミュレーション（吉岡）
中島らによって得られている中部日本下における太平洋スラブ内の準安定オリビンの3次元空間分布を説明しうるモデルの構築を行う。これまでに吉岡らが開発してきた含水量をフリーパラメターとした相転移のカイネティクスを取り入れた温度構造モデリングを実施し、オリビンの準安定相の3次元空間分布を説明しうる温度構造・含水量モデルを構築する。その後、これまでの研究で得られている太平洋プレート内の深さ200～500 kmで起こるスラブ内地震の発生位置・モーメントテンソル解・エネルギー収支の深さ依存性、3次元的なオリビン準安定相の存在領域、スラブ内の3次元温度構造、オリビン準安定相の存在領域・脱水分解反応に伴う脱水量分布、の比較を行うことで、最終目的である、スラブ内地震の発生と、オリビン準安定相の存在領域・温度・脱水の関連性を解明し、脱水脆性化説、相転移断層説、熱的不安定説の優劣を見極める。
●スラブの沈み込みに伴う脱水・相転移に対する地震学的制約（中島）
中部日本から西南日本において、太平洋スラブの沈み込みによって生じる鉱物の脱水反応・相転移範囲をレシーバー関数解析を用いてイメージングする。特に、深さ300kmまでにおいてはスラブ直上に形成されると予測されている含水層の分布範囲の同定，深さ300-500kmにおいては準安定オリビン領域の南北方向の広がりと深発地震の対応を明らかにする。これまでに得られた結果を総合的に解釈し、深発地震発生の主たる原因を議論する。
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