データ駆動型アプローチによる海洋下部地殻および上部マントル変質速度の探索

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18J01649
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 大柳 良介 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球内部物質循環研究分野, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Keywords: 逆問題 / 反応速度 / 蛇紋岩

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，機械学習的アプローチと水熱実験を組み合わせることにより，海洋地殻の変質の速度を見積もることを目的としている．本年度は，これまでに申請者が行った水熱実験の解析のための，機械学習的アプローチを組み込んだコードの実装及び人工データを用いた検証を行った．具体的には，反応―拡散モデルに基づき，未知パラメータ（反応速度定数・拡散定数）を入力すると生成鉱物の空間分布を出力するような計算コードを開発した．次に，レプリカ交換モンテカルロ法のアルゴリズムを実装し，人工データを用いて最適化させ，アルゴリズムのベンチマークを行った．段階的に人工データを複雑化して動作が保証された，その手法論は論文として出版された（Oyanagi et al., 2018, Minerals）また，流通式水熱反応装置を使用した水熱実験を開始し，現在実験を継続中である．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り，人工データにおける検証を行い，アルゴリズムが正常に動くことを検証できたため

Strategy for Future Research Activity

次年度は，水熱実験の結果のインバージョンに挑戦する．水熱実験の結果のインバージョンはより複雑性を増すと考えられるため，計算時間を要する．研究を効率よくすすめるためにも，OPENMPによる並列化や共用並列コンピュータを利用して研究をすすめる．

Research Products

• [Journal Article] Multiple Kinetic Parameterization in a Reactive Transport Model Using the Exchange Monte Carlo Method (2018)
  • Author(s): Oyanagi Ryosuke、Okamoto Atsushi、Tsuchiya Noriyoshi
  • Journal Title: Minerals Volume: 8 Pages: 579～579
  • DOI: 10.3390/min8120579
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 交換モンテカルロ法を用いた蛇紋岩化作用におけるSi交代作用メカニズムの解明 (2018)
  • Author(s): 大柳 良介、岡本 敦、土屋 範芳
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 玄武岩-水系における熱水変成作用によるザクロ石の合成 (2018)
  • Author(s): 根津 勇介、岡本 敦, 宇野 正起、平野 伸夫、大柳 良介、土屋 範芳
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] Time scales of Cl-bearing fluid infiltration and permeability estimated by reactive transport modelling for granulite/amphibolite-hosted reaction zones, Sor Rondane Mountains, East Antarctica (2018)
  • Author(s): Diana Mindaleva、Masaoki Uno、Fumiko Higashino、Takayoshi Nagaya、Ryosuke Oyanagi、Atsushi Okamoto、Noriyoshi Tsuchiya
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [Presentation] 海洋底蛇紋岩作用におけるSi交代作用の律速過程 (2018)
  • Author(s): 大柳 良介、岡本 敦、土屋 範芳
  • Organizer: 日本地質学会第125年学術大会
• [Presentation] Hydrothermal experiments on olivine-quartz-seawater system at 300° C: implication for the progress of silica-metasomatism during serpentinization at the crust-mantle boundary in the oceanic lithosphere. (2018)
  • Author(s): Oyanagi, R., A. Okamoto, and N. Tsuchiya
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hydrothermal Alteration of the Crust-Mantle Transition and Upper Mantle in the Samail Ophiolite: Insights from Holes CM1A and CM2B of the Oman Drilling Project. (2018)
  • Author(s): Frueh-Green, G. L.; Grabowska, M.; Oyanagi, R.; Kimura, K.; Morishita, T.; Okamoto, A.; Klein, F.; Tamura, A.; Teagle, D. A. H.; Takazawa, E.; Coggon, J. A.; Kelemen, P. B.; Matter, J. M.
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] First geochemical and mineralogical results of Oman Crust-Mantle transition: holes CM1A and CM2B characterization aboard DV-Chikyu_ Oman Drilling Project, Phase 2 Leg3 (2018)
  • Author(s): Fatna, K.; Rospabe, M.; Giampouras, M.; Chatterjee, S.; Ishii, K.; Tamura, A.; Dygert, N.; Oyanagi, R.; Wang, K. L.; Benoit, M.; Teagle, D. A. H.; Takazawa, E.; Kelemen, P. B.; Coggon, J. A.
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2018
  • Int'l Joint Research