2016 Fiscal Year Annual Research Report
日本下のプレート沈み込みとマントルウェッジの温度場・水輸送・異方性のダイナミクス
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16H04040
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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) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マントルウェッジ / 温度場 / 水輸送 / 異方性 / ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水はスラブ上面に沿って深部へと持ち込まれ、東北日本下では深さ150～200kmで再び脱水を起こすとの説がある。このような仮説を検証するため、Ohmori(2009)の含水MORBの相図を、3次元熱対流海洋プレート沈み込みモデルに取り込み、相転移に伴う脱水量の計算を行う。主に海洋性地殻からの脱水過程を研究対象とするが、スラブマントルもハルツバージャイトの相図（Hacker et al.,2003）を用いてモデル化する。次に、2相流理論を取り入れたコード開発を行う。水の3次元的な移動経路を追跡するため、CIP法による移流方程式ソルバーを導入する。深さ410～800ｋｍでのオリビンの相転移の相図とCIP法を用いた2相流理論に基づく深部層構造スラブの数値モデルの手法（Yoshioka et al., 2008; 橋本・吉岡・中久喜, 2008）を、それぞれ本研究における浅部の含水鉱物の相図と水の移流に適用する。また、Manea氏らが開発したトレーサーを本計算コードに導入し、流跡線の計算を可能にすることで、他の物質の移動も追跡する。また、粘性率の温度・圧力・応力・歪速度依存性が水の循環やマントルウェッジ内の流れに及ぼす影響も評価する。
地震波形のP波、S波の読み取りを継続して行う。また、活動的な火山が多い中部日本において構造推定の予備解析を行う。その際、地震波形の振幅特性・周波数依存を丹念に精査し、高品質のデータのみ解析に使用する。一方、地震波速度・減衰構造とは独立な情報を得るために、スラブの上部境界近傍で発生している地震の解析を行う。地震は水の分布を示すひとつのサインであり、その時空間変化は水の移動の情報も含んでいる。スラブ表面近傍の地震について地震波形を用いた高精度震源決定を行うことで、スラブからの水の上昇経路に制約を与えることができると期待される。
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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
上記のように研究はおおむね順調に進んでおり、これは計画的に研究を進めてきたことによる。
西南日本で明らかにしたプレート境界からの水漏れと深部低周波地震の発生域との空間的な関係は、スラブから上盤プレートへの水の供給に関して制約を与える重要な成果である。上盤プレートの構造不均質を高精度でマッピングすることで、将来的には上盤プレートの透水係数の空間変化をマントルウェッジ対流の数値シミュレーションに取り入れることができるかもしれない。東北地方の地震波解析については、データの収集および波形の読み取り作業を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
水はスラブ上面に沿って深部へと持ち込まれ、東北日本下では深さ150～200kmで再び脱水を起こすとの説がある。このような仮説を検証するため、Ohmori(2009)の含水MORBの相図を、3次元熱対流海洋プレート沈み込みモデルに取り込み、相転移に伴う脱水量の計算を行う。主に海洋性地殻からの脱水過程を研究対象とするが、スラブマントルもハルツバージャイトの相図（Hacker et al.,2003）を用いてモデル化する。次に、2相流理論を取り入れたコード開発を行う。水の3次元的な移動経路を追跡するため、CIP法による移流方程式ソルバーを導入する。深さ410～800ｋｍでのオリビンの相転移の相図とCIP法を用いた2相流理論に基づく深部層構造スラブの数値モデルの手法（Yoshioka et al., 2008; 橋本・吉岡・中久喜, 2008）を、それぞれ本研究における浅部の含水鉱物の相図と水の移流に適用する。また、Manea氏らが開発したトレーサーを本計算コードに導入し、流跡線の計算を可能にすることで、他の物質の移動も追跡する。また、粘性率の温度・圧力・応力・歪速度依存性が水の循環やマントルウェッジ内の流れに及ぼす影響も評価する。
地震波形のP波、S波の読み取りを継続して行う。また、活動的な火山が多い中部日本において構造推定の予備解析を行う。その際、地震波形の振幅特性・周波数依存を丹念に精査し、高品質のデータのみ解析に使用する。一方、地震波速度・減衰構造とは独立な情報を得るために、スラブの上部境界近傍で発生している地震の解析を行う。地震は水の分布を示すひとつのサインであり、その時空間変化は水の移動の情報も含んでいる。スラブ表面近傍の地震について地震波形を用いた高精度震源決定を行うことで、スラブからの水の上昇経路に制約を与えることができると期待される。
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