2004 Fiscal Year Annual Research Report
マントル下降流による熱・物質輸送と地球進化過程の数値モデリング
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16075205
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
浜野 洋三 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本多 了 東京大学, 地震研究所, 教授 (00219239)
小河 正基 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (30194450)
岩森 光 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (80221795)
柳澤 孝寿 海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, 研究員 (20359186)
吉田 晶樹 海洋研究開発機構, 地球シミュレータセンター, 研究員 (00371716)
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| Keywords | マントル対流 / マントル下降流 / 地球進化 / 数値モデリング / 滞留スラブ |
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| Research Abstract |
本研究は、地球内部の熱/物質輸送に焦点をあて、マントル下降流の振る舞いが、プレート運動や対流モードの変動を通して全マントル規模の熱輸送過程、地球熱進化過程に与える影響、及び沈み込み帯における火成活動、熱輸送や物質循環(特に水分布)、等に与える影響、について数値シミュレーションより明らかにすることを目的とする。本年度は、(ア)地球進化過程にマントル下降流の滞留が及ぼす影響のモデリングでは、660km不連続面のマントル対流の流れを止めようとするバリアー効果の強さが、プレート運動を伴うマントル対流のダイナミックスやマントルの熱・化学的状態にどのような影響を及ぼすかを明らかにするために、火成活動・マントル対流結合系の数値シミュレーションを行い、バリアー効果が地球の熱進化に重大な影響を与えることは示された。(イ)660kmの相転移が引き起こす地球変動のリズムの研究では、地球シミュレータ用に改良した三次元球殻マントル対流シミュレーションコードにより、今までに無い高解像度で広範囲なパラメータ領域でのシミュレーションを実施し、地球に想定される高レーリー数の領域で、クラペイロン勾配と対流パターンの相図を作り上げた。全層対流と二層対流の中間領域で、マントルの下降流が滞留し、時間が進むとそれが下部マントルへの間欠的な崩落を引き起こす間欠対流のモードを見い出したことが特に重要である。(ウ)プレート沈み込みに伴うマントルウエッジ内の小規模対流の研究では、東北日本の沈み込み帯を模した三次元沈み込み帯の数値シミュレーションを行い、小規模対流が、沈み込み帯の温度構造、地震波速度構造の変化を規定していることを示した。(エ)プレートの沈み込みに伴う水輸送のモデリング研究では、沈み込むプレートが輸送しうる最大H_2O量を、マントルにおける含水条件下での相平衡および沈み込み帯の温度・対流構造に基づいて見積もった。
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