2015 Fiscal Year Research-status Report
地球内部水循環におけるマントル遷移層と核マントル境界域の役割
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26400456
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
中久喜 伴益 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10263667)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | マントル対流 / 水循環 / 沈み込むプレート / マントル遷移層 / 核・マントル境界域 / プルーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、海洋から地球内部に取り込まれた水がマントルを循環して地表へ帰還するメカニズムについて調べることである。特に、マントル対流の下降流と上昇流に重大な影響を与えるマントル遷移層と核・マントル境界域からマントル対流の上昇流によって水が輸送されるメカニズムについて調べることである。これらの目的を達成するため、本年度は、熱膨張率の圧力依存性が沈み込んだスラブと核・マントル境界域との相互作用に与える影響、および、グローバルスケールのマントル対流モデルに水輸送について調べた。後者は、海洋研究開発機構の中川研究員と共同で行った。これら２つの研究から以下のようなことが明らかになった。
(1) 核・マントル境界域においてプルームが発生する場所に熱膨張率の圧力依存性が大きな影響を与える。熱膨張率の圧力依存性により深部で熱膨張率が減少するときには核・マントル境界域に存在すると考えられる密度の高い物質からなる層の上部から発生し、沈み込んだスラブが多く存在する核・マントル境界と接する部分からはプルームが発生しにくくなることが分かった。
(2) グローバルマントル対流モデルを用いた計算により、マントル内部に輸送される水の全量を定量的に見積もることが可能になった。それによると、660km境界において水の含有可能量の上限が減少することが水の全量を決めるのに重要であることが分かった。
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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
研究業績の概要で述べたような成果は以下のような理由により、本研究の計画の目的に沿うものである。
核・マントル境界域においてプルーム発生に重要な物理パラメータである熱膨張率の圧力依存性を含めたモデルでの計算が進行したため、核・マントル境界域においてプルームの発生と水輸送のより定量的な見積もりが可能になった。それに加えて、当初計画には無かったことであるが、グローバルマントル対流モデルに水輸送を組み込んだ計算を行うことが可能になったため、マントルに輸送され、地球内部に取り込まれる水の全量が直接計算可能になった。
このため、本研究は計画の目標を達成するための研究が順調に進行していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は以下のような研究を行う。
２次元沈み込みのモデルの計算において、沈み込みをプレート境界の移動に伴うメッシュの最適化を可能にするようなプログラムの改良を行う。これによって、より長時間のプレート沈み込みの計算を可能とする。このプログラムを用いて、プレート運動が発現した状態での水輸送のシミュレーションを長時間を行うことにより、水輸送がマントルプルーム発生の様式に与える影響が時間とともにどのように変化するのか調べる。グローバルモデルを用いた計算では、地球の冷却が水輸送に与える影響について研究を行う。さらに、基礎的なメカニズムを検証するため、よりシンプルなマントル対流モデルに最大含水率の相図を組み込んだモデルの作成を行う。
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| Causes of Carryover |
謝金が必要なシミュレーションの補助作業時間が当初予定していたよりも少なくなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
計算サーバーにインストールされているハードディスクの故障品の交換など研究に使用する設備の安定運用に利用する予定である。
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Research Products
(4 results)
