2017 Fiscal Year Annual Research Report
Mantle evolution in planets: a systematic numerical study based on a three-dimensional spherical model
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25287110
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小河 正基 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (30194450)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳澤 孝寿 国立研究開発法人海洋研究開発機構, その他, 研究員 (20359186)
宮腰 剛広 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球深部ダイナミクス研究分野, 主任研究員 (60435807)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 火成活動 / プレートテクトニクス / 三次元数値モデリング / プレート境界生成 / マグマの生成と移動 / 惑星内部進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、対流しつつある三次元部分球殻マントルにおける火成活動と三次元矩形領域に於けるプレートテクトニクスの数値モデリングでこれまでに遭遇してきた数値計算上の技術的困難を解消し、地球シミュレーターや「京」コンピューター上でシミュレーションを実行することに成功した。
火成活動のモデリングに関しては前年度までに、三次元矩形マントル全体が液相（流体）を含んでいる場合に、この流体がその浮力により駆動される浸透流によって対流しつつある固体マントル全域から分離していく様子をシミュレートすることに成功した。しかし実際の惑星のマントルでは、往々にして火成活動は海嶺やホットスポットの火山活動に見られるように局在化している。このため火山活動が誘起する固体マントルの流れも、マントル全体では大したことはないにもかかわらず、局所的には非常に強いものになりがちである。このような局在化した流れを効率よく計算するために、ヘルムホルツ分解という手法を適用した。これは、火成活動が誘起する局在化した流れをマントル全体の流れとは別にあらかじめ効率のよい手法を用いて計算しておくというもので、本年度はこの手法を用いて、固体マントルの対流によるマグマ生成と生成されたマグマの浸透流による移動を効率よくシミュレートすることに成功した。
プレートテクトニクスについては、新たなプレート境界生成のシミュレーションに際して直面していた技術的困難を解消した。プレートがテクトニックな要因で発生する高応力により破壊されるとプレート内には無数の微細なクラックが生成され、これにより岩石の流動特性が空間的に激しく変動する。この変動が計算不安定を誘起してきた。本年度はこの微細なクラックの発生を拡散により抑制することで、安定してプレート境界の生成や剛体の板としてのプレートの比較的定常な運動を計算する事に成功した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(7 results)
