Development of a deep-sea long-baseline electric field observation system for the study of mantle transition zone

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01302
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Shimizu Hisayoshi 東京大学, 地震研究所, 教授 (70302619)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 多田 訓子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 副主任研究員 (00509713) ; 馬場 聖至 東京大学, 地震研究所, 准教授 (70371721) ; 歌田 久司 東京大学, 地震研究所, 特任研究員 (70134632)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 海底長期観測 / 地球電場 / 電磁気応答関数 / マントルダイナミクス

Outline of Final Research Achievements

We have developed a deep-sea long-baseline electric field observation system that can be deployed and recovered by a manned submersible with relatively simple operations, with the purpose to increase opportunities for electromagnetic exploration of the mantle transition zone in the oceanic area using the system. We have developed methods that uses the solar quiet daily variations and electromagnetic field induced by ocean tides, which are usually removed as noise in electromagnetic surveys of the upper mantle, as sources of electromagnetic induction in the mantle. Factors that determine the mathematical and physical validity of the electromagnetic response function are clarified, and this made it possible to distinguish the influence of multiple sources of magnetic field variation that contaminate the electromagnetic response function.

Free Research Field

固体地球惑星物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、有人潜水艇を用いた比較的単純な作業により、1 km のケーブルの敷設を伴う海底地球電場観測システムの設置・回収が可能となった。今後、同様の装置を用いたマントル遷移層の電気伝導度と、これに基づいたマントルに含まれる水の量に関する観測研究が進展することが期待される。また、電磁気応答関数の妥当性に関する判別方法は、電磁応答関数に含まれる、より一般的な雑音の影響評価等、広く適用することが可能である。