2020 Fiscal Year Research-status Report
マグマ化学組成のバリエーションの情報科学的解析によるマグマ進化プロセスの理解
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19K04026
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
上木 賢太 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), 研究員 (40646353)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マグマ化学組成 / データ駆動 / 火成活動 / 物質循環 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
統計数理的手法に基づいて、客観的かつ再現性があるマグマ化学組成データ解析方法を確立し、天然火山岩化学組成データおよび高圧実験に基づくマグマ化学組成データの解析を行って、マグマ進化プロセスやその時空推移を捉えることが本研究の目的である。その目的のために具体的テーマとして設定した課題1から3に基づき、2020年度の研究を遂行した。
「課題1： 統計数理に基づいた天然マグマ化学組成バリエーションの特徴抽出手法の確立」に関しては、2019年度から進めているグローバルなデータセットに関する解析をさらに進めるとともに、活火山である草津白根山のマグマ供給系を、化学組成データ及び岩石学的観察に基づいて議論した論文を公表した。
「課題2：統計数理に基づいた実験マグマ化学組成バリエーション解析手法の確立」に関しては「岩石の化学組成から溶融場の条件を推定する数理モデル」の開発に着手した。2020年度は、テスト解析用の初期データセット（岩石の高温高圧溶融実験データ）を構築し、さらに、データに用いて初期解析を行った。
「課題3：マグマ生成プロセスの時空間推移解析」として、2019年度および2020年度に課題1として行ったグローバルな火山岩化学組成のデータベースに対する数理データ解析の結果に基づいて、グローバルなスケールでのマグマ生成プロセスのバリエーションや、それらのマグマ生成に駆動される物質循環過程を理解することを目的とした、地球科学的研究を行った。
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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
【課題1】に関しては、2019年度までに行った解析をさらに進め、【課題3】に該当する地球科学的考察へと進んだ。また、本研究で進めるデータ解析を簡便に適用可能とするスプレッドシートの開発に着手した。さらに、草津白根山の岩石の微細構造および化学組成の解析をもとにマグマプロセスを読み解くための岩石学的研究を行い、論文として公表した。このほかに、マグマ組成への応用を見据えて、様々な地球科学データを対象とした機械学習データ解析手法開発研究に参画した。【課題2】に関しては、2019年度から継続して高圧実験結果データセットの構築を進め、2019年までに開発した手法（組み合わせ全探索と交差検証法によるモデル選択）を応用した「岩石の化学組成から溶融場の条件を推定する数理モデル」の開発に着手した。2020年度は、基礎データセットを用いて解析とモデリングを行い、手法や数式の有効性を確認した。2020年度に着手した【課題3】に関しては、2019年度および2020年度に【課題1】として行ったデータ解析結果を元に、全地球規模でのマグマ生成プロセスや物質循環研究を理解するための研究を進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
【課題1】については、これまでに進めてきた解析で達成した成果や生じた課題を踏まえて、データ解析手法開発をさらに進める。また、本研究で進めるデータ解析を簡便に適用可能とするスプレッドシートを開発する。【課題2】については、2020年度に進めたモデル構築をさらに進める。まず、高温高圧実験結果の文献値をコンパイルした最終データセットを完成させる。その後、2020年度の初期モデリングによって決定した解析方針に基づき、最終版データセットを用いたモデリングを行い、岩石の化学組成から溶融場の条件を推定する数理モデルを構築する。モデルが完成すれば、モデルを用いて天然データを解析する。【課題3】に関しては、これまでに進めてきたグローバルなスケールでのデータ解析結果の考察を進め、全地球規模のマグマプロセスを議論する。必要に応じて追加のデータ解析を行う。
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| Causes of Carryover |
緊急事態宣言対応のため物品購入が不可能となる時期があり、物品購入予定が後ろ倒しになった。出張旅費に関しては、緊急事態宣言への対応及び、新型コロナウイルス感染拡大防止の観点から見送った。これらのために、物品及び出張旅費に関して未使用予算が生じた。次年度の成果発表やデータ解析用消耗品購入のために使用する。
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