2008 Fiscal Year Annual Research Report
マントル下降流に伴う滞留スラブの形成・崩落過程の数値モデリング
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16075207
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
吉岡 祥一 Kyushu University, 大学院・理学研究院, 准教授 (20222391)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀山 真典 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (70344299)
中久喜 伴益 広島大学, 大学院・理学研究科, 助教 (10263667)
鈴木 厚 九州大学, 大学院・数理学研究院, 助教 (60284155)
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| Keywords | 滞留スラブ / 数値シミュレーション / 3次元スラブ / 地球シミュレータ / マントル対流 |
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| Research Abstract |
「2次元高度スラブ沈み込みモデルの構築」では、深さ660km付近に一旦滞留したスラブが、その後どのように振る舞うのかについての研究を行った。箱型モデルを用いて、海溝が前進する場合のモデル化を新たに行い、上部から新たに沈み込んでくるスラブが、滞留したスラブを下方に押し込むため、滞留スラブが下部マントルへと落下することを示し、海溝の前進がスラブ崩落の1つの重要なメカニズムとなることを示した。また、マリアナや日本下の太平洋スラブ内で地震学的に検出されているオリビンの準安定相や660km相転移境界面の沈降量を説明するため、410kmと660kmの相転移のカイネティクスを導入したモデルを新たに開発した。その結果、スラブ内の含水量は数百wt. ppmであり、ドライであること、660kmでの相転移に伴うクラペイロン勾配の値は、最近の高温高圧実験から得られている-1MPa/K程度の値で、沈降量が説明できることを示した。スラブが自発的に沈み込むモデルでは、観測されている数cm/yrでスラブが沈み込むためのマントル遷移層〜下部マントル最上部の粘性構造のモデルを示した。
「3次元スラブ沈み込みモデルの開発」では、箱型モデル中で滞留スラブの形成過程の数値シミュレーションを行うことに成功し、2次元モデルで与えたのとほぼ同様のパラメターで滞留スラブが形成されることを示した。また、球殻モデルでは、地球表面からCMBまでのモデル化を行い、 CMBで発生したホットプリュームによって660km付近に滞留するスラブが下から支えられる可能性があることを示した。
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