2017 Fiscal Year Research-status Report

第四紀と先カンブリア紀末の氷床変動に伴う海水準変動とマントル粘性率に関する研究

Research Project

Project/Area Number	16K05543
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	中田正夫九州大学, 理学研究院, 教授 (50207817)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	氷床変動 / 海水準変動 / マントル粘性率 / 地球回転変動 / 全球凍結
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題の目的は，第四紀と先カンブリア紀末（6億3500万年前のSnowball Earth期，マリノアン氷河時代）の氷床変動に伴う固体地球の変動を評価し， [i]第四紀の氷床変動に伴う地球回転変動と海水準変動からマントルの粘性率構造の評価，[ii]Snowball Earth期の氷床変動に伴う地球回転変動と海水準変動のモデリング，[iii]マリノアン氷床融解に伴う海水準変動に関する物理的考察，[iv] マリノアン氷床融解後の海水準変動によるマントルの粘性率の推定である。課題[i]に関しては，海水準変動と次数2の重力ポテンシャル係数の時間変化を，粘性率が温度，圧力，活性化エネルギー，活性化体積で定義される一般的な粘性率構造モデル（深さに関して指数関数粘性モデル）で解析し，670kmの深さ（下部マントルの上面）での粘性率が10^22 Pa sで下部マントル内での粘性率増加は1桁程度であるとの結論を得た。又，上部マントルの粘性率は(1-10)x10^20 Pa sで，1桁程度の水平方向の不均質性を推定した。さらに，次数3-6の重力ポテンシャル係数の時間変化を解析し，これらの時間変化がマントルの粘性率と南極氷床の融解に敏感である事を示した。課題[ii]は終了し，現在は課題[iii]と[iv]を実施している。予備的ではあるが，第四紀の氷床変動に伴う観測量から推定されている粘性率構造と調和的な結果を得ている。次年度はこれらの結果をまとめ，国際誌に投稿する予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 課題[i]に関しては2つの論文を国際誌に公表した。課題[ii]は終了し，課題[iii]と[iv]に関してもほぼ結果は得ていて，現在考察を行なっている。次年度中に国際誌に投稿する予定である。
Strategy for Future Research Activity	課題[iii]と課題[iv]に関する数値計算結果の考察を推進する。マリノアン氷床変動に伴う海水準変動から当時のマントルの粘性率を評価するには，当時赤道域（現在のナミビア）と高緯度域（現在の南中国）で観測された，海進-->海退-->海進の定量的な考察が必須であることが今年度実施した研究により明確になった。予備的な結果であるが，これらの観測量を説明するには，氷床融解期間が1から2万年，深部マントルの粘性率が(5-10)x10^22 Pa sが必要である。今後はこれらの結果を他の地域の観測量などと比較して，さらに検討を重ねていく予定である。第四紀とマリノアン期の観測量に基づく時間依存のマントル粘性率構造の評価は非常に挑戦的な課題であり，今後研究を推進していく予定である。