2次元マントル大循環モデル構築へ向けて-マントル進化におけるリソスフェアの役割

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10640401
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小河 正基 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (30194450)
• Keywords: マントル対流 / 火成活動 / 数値シミュレーション / プレート / マントル進化

Research Abstract

昨年度までに開発したプレート運動のモデルについて、モデルの中に現れるパラメータ空間をシステマティックに調べていき、プレート運動がどのような条件下で数値モデルの中で起こるかを調べた。すなわち、リソスフェアをマントル物質の粘性率を強く温度に依存させることで再現し、さらに、このリソスフェアの破壊によるプレート境界の形成を、対流運動による粘性散逸が強い場所での「破壊の程度」の進行による粘性率の低下という形でモデル化し、リソスフェアや破壊の進行したプレート境界の破壊強度と、プレート運動の有無の関係を調べた。この結果、数値モデルの中で出現した海嶺に於けるリッジ・プッシュによりリソスフェアに発生する応力が、プレート境界の破壊強度とリソスフェアの破壊強度の中間にある時に、「プレート運動」が起こることが明らかになった。さらに、このプレート運動は、従来のリソスフェアの破壊を考慮しない、粘性率が温度のみに強く依存するニュートン流体の熱対流の数値シミュレーションで見つかった、いわゆるスラギッシュリッド・モードの対流のリソスフェアの運動とは異なるものであることを、対流の様式のレジーム・ダイアグラムを作成することにより確認した。この研究に引き続き、筆者が昨年度まで行ってきた、火成活動・マントル対流結合系の数値モデルに、このプレート運動のモデルを組み込むことに成功し、現在、火成活動の影響の下でのプレート運動の数値シミュレーションを行っている。このシミュレーションは、本計画終了後も続けないと確定的な結論は下せないが、現在までに得られた結果から見る限り、火成活動の強い影響下では、火成活動が起こっていない場合と比べて、プレート運動が起こりにくいことが示唆されている。

Research Products

• [Publications] Masaki Ogawa: "Numerical models of magmatism in convecting mantle with temperature-dependent viscosity and their implications for Venus and Earth"Journal of Geophysical Research. 105. 6997-7012 (2000)
• [Publications] Masaki Ogawa: "Coupled magmatism-mantle convection system with variable viscosity"Tectonophysics. 322. 1-18 (2000)
• [Publications] Masanori Kameyama: "Transitions in thermal convection with strongly temperature-dependent viscosity in a wide box."Earth and Planetary Science Letters. 180. 355-367 (2000)