海底電磁気観測網を生かしたマントル遷移層内水分布イメージングの革新

• 研究課題/領域番号: 15K05262
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 馬場 聖至 東京大学, 地震研究所, 准教授 (70371721)
• 研究分担者: 小山 崇夫 東京大学, 地震研究所, 助教 (00359192)
• 研究協力者: 藤井 郁子 ; 藤田 茂 ; 松野 哲男
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2017年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
• キーワード: マントル遷移層 / 電気伝導度 / 西太平洋 / 海底電磁気観測 / 水

研究成果の概要

本研究は、西太平洋域における海底電磁気観測データの蓄積を活かした電気伝導度構造イメージングに基づき、この海域下のマントル遷移層内水分布を高分解能かつ定量的に推定することを目指して、それに必要なデータ解析技術を革新的に発展させることを目的としている。この目的を達成するため、マントル遷移層に感度の高い周期帯の磁場変動の特徴に注目し、観測された磁場データに含まれる様々な信号を効果的に分離する手法ならびに、電気伝導度構造を推定するためのインバージョン手法において入力する外部磁場変動を複雑な空間分布に対応させる方法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

沈み込む海洋プレートが地球表層からマントル深部への水輸送を担っているのは間違いなく、沈み込まれた側のマントル遷移層にはより多くの水が分布していることが予想される。本研究は、それを観測データから立証しようとするもので、固体地球科学分野における学術的意義は大きい。このような取組の蓄積により、地球の成り立ちと進化についての理解が深まり、一般社会への知の還元とつながる。

研究成果

• [雑誌論文] The OJP array: seismological and electromagnetic observation on seafloor and islands in the Ontong Java Plateau (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, D., H. Shiobara, H. Sugioka, N. Tada, A. Ito, T. Isse, K. Baba, H. Ichihara, T. Ohta, Y. Ishihara, S. Tanaka, M. Obayashi, T. Tonegawa, J. Yoshimitsu, T. Kobayashi, H. Utada
  • 雑誌名: JAMSTEC Report of Research and Development 巻: 26 号: 0 ページ: 54-64
  • DOI: 10.5918/jamstecr.26.54
  • NAID: 130006725610
  • ISSN: 1880-1153, 2186-358X
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hot upper mantle beneath the Tristan da Cunha Hotspot, from probabilistic Rayleigh-wave inversion and petrological modeling (2018)
  • 著者名/発表者名: Bonadio, R., W. H. Geissler, S. Lebedev, J. Fullea, M. Ravenna, N. L. Celli, W. Jokat, M. Jegen, C. Sens-Schoenfelder, K. Baba
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1412-1428
  • DOI: 10.1002/2017gc007347
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Electrical conductivity of the oceanic asthenosphere and its interpretation based on laboratory measurements (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsura, T., K. Baba, T. Yoshino, and T. Kogiso
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 717 ページ: 162-181
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2017.07.001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electrical conductivity of old oceanic mantle in the northwestern Pacific I: 1-D profiles suggesting differences in thermal structure not predictable from a plate cooling model (2017)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., N. Tada, T. Matsuno, P. Liang, R. Li, L. Zhang, H. Shimizu, N. Abe, N. Hirano, M. Ichiki, and H. Utada
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 69
  • NAID: 120006358589
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seismicity controlled by resistivity structure: the 2016 Kumamoto earthquakes, Kyushu Island, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Aizawa K. et al.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 69 号: 1 ページ: 4-4
  • DOI: 10.1186/s40623-016-0590-2
  • NAID: 120006360155
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Unmanned observations in an area in danger of volcanic eruptions by using an UAV at Kuchinoerabu-jima volcano, southern Kyushu, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohminato, T., T. Kaneko, T. Koyama, A. Watanabe, W. Kanda, T. Tameguri, and R. Kazahaya
  • 雑誌名: Journal of Natural Disaster Science 巻: 38 ページ: 85-104
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mantle transition zone beneath a normal seafloor in the northwestern Pacific: Electrical conductivity, seismic thickness, and water content (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, T., D. Suetsugu, K. Baba, N. Tada, H. Shimizu, H. Shiobara, T. Isse, H. Sugioka, A. Ito, M. Obayashi, and H. Utada
  • 雑誌名: Earth Planetary Science Letters 巻: 462 ページ: 189-198
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2016.12.045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Marine magnetotellurics imaged no distinct plume beneath the Tristan da Cunha hotspot in the southern Atlantic Ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., J. Chen, M. Sommer, H. Utada, W. H. Geissler, W. Jokat, and M. Jegen
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 印刷中 ページ: 52-63
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2016.09.033
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electromagnetic evidence for volatile-rich upwelling beneath the Society hotspot, French Polynesia (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Tada, P. Tarits, K. Baba, H. Utada, T. Kasaya, D. Suetsugu
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 43 号: 23 ページ: 12012-12026
  • DOI: 10.1002/2016gl071331
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Three-dimensional resistivity structure of Asama Volcano revealed by data-space magnetotelluric inversion using unstructured tetrahedral elements (2016)
  • 著者名/発表者名: Usui Y., Y. Ogawa, K. Aizawa, W. Kanda, T. Hashimoto, T. Koyama, Y. Yamaya, and T. Kagiyama
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 208 号: 3 ページ: 1359-1372
  • DOI: 10.1093/gji/ggw459
  • NAID: 120006582592
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electrical image of subduction zone beneath northeastern Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Ichiki, M., Y. Ogawa, T. Kaida, T. Koyama, M. Uyeshima, T. Demachi, S. Hirahara, Y. Honkura, W. Kanda, T. Kono, M. Matsushima, T. Nakayama, S. Suzuki, and H. Toh
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 120 号: 12 ページ: 7937-7965
  • DOI: 10.1002/2015jb012028
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] On separation of Sq field and EM response estimation using seafloor array data (2018)
  • 著者名/発表者名: Baba, K.
  • 学会等名: 24th Electromagnetic Induction Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Estimation of electrical conductivity structure of the mantle by using Sq source model of GAIA (2018)
  • 著者名/発表者名: Koyama, T., Y. Murata, S. Fujita, I. Fujii, K. Baba, Y. Miyoshi, H. Fujiwara, H. Jin, and H. Shinagawa
  • 学会等名: 24th Electromagnetic Induction Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] The initial report of the electromagnetic observation on the seafloor in the Ontong Java Plateau (2018)
  • 著者名/発表者名: Tada, N., K. Baba, H. Ichihara, T. Ota, T. Kobayashi, H. Utada, and D. Suetsugu
  • 学会等名: JpGU meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] The OJP array: seismological and electromagnetic observation on seafloor and islands in the Ontong Java Plateau (2018)
  • 著者名/発表者名: Suetsugu, D., H. Shiobara, H. Sugioka, N. Tada, A. Ito, T. Isse, K. Baba, H. Ichihara, T. Ota, Y. Ishihara, S. Tanaka, M. Obayashi, T. Tonegawa, J. Yoshimitsu, T. Kobayashi, and H. Utada
  • 学会等名: JpGU meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Marine magnetotelluric data supports melt at the LAB as the origin of the petit-spot in the northwestern Pacific (2018)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., N. Abe, N. Hirano, and M. Ichiki
  • 学会等名: JpGU meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Electrical feature supports the melt in the lithosphere-asthenosphere boundary as the origin of the petit-spot in northwestern Pacific (2018)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., N. Abe, N. Hirano, and M. Ichiki
  • 学会等名: EGU General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 周期帯10^4～10^5秒のMTレスポンス推定について (2018)
  • 著者名/発表者名: 馬場聖至
  • 学会等名: 第144回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] GAIA Sqモデルを用いたマントル電気伝導度構造の推定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小山崇夫, 村田友香, 藤田茂, 藤井郁子, 馬場聖至, 三好勉信, 藤原均, 陣英克, 品川裕之
  • 学会等名: 第144回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] Lateral heterogeneity of nominally ‘normal’ oceanic upper mantle in the northwestern Pacific (2018)
  • 著者名/発表者名: 多田訓子, 馬場聖至, 歌田久司
  • 学会等名: 第144回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] 海底MTアレイデータと独立成分分析を用いたSq成分分離とMTレスポンス推定の試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 馬場聖至
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] Simple plate cooling model is no longer applicable to the upper mantle beneath the northwestern Pacific: Evidence from marine magnetotellurics (2017)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., N. Tada, T. Matsuno, P. Liang, R. Li, L. Zhang, H. Shimizu, N. Abe, N. Hirano, M. Ichiki, and H. Utada
  • 学会等名: JpGU-AGU joint meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] A three-dimensional electrical conductivity image of the mantle plume of the Society hotspot in French Polynesia (2017)
  • 著者名/発表者名: Tada, N., P. Tarits, K. Baba, H. Utada, T. Kasaya, and D. Suetsug
  • 学会等名: IAG-IASPEI Joint Scientific Assembly 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Mantle transition zone beneath a normal seafloor in the northwestern Pacific: Electrical conductivity, seismic thickness, and water content (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, T., D. Suetsugu, K. Baba, N. Tada, H. Shimizu, H. Shiobara, T. Isse, H. Sugioka, A. Ito, M. Obayashi, and H. Utada
  • 学会等名: IAG-IASPEI Joint Scientific Assembly 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Structure of the lithosphere-asthenosphere system in the vicinity of the Tristan da Cunha hot spot as seen by surface waves (2017)
  • 著者名/発表者名: Bonadio R., W. H. Geissler, M. Ravenna, S. Lebedev, N. L. Celli, W. Jokat, M. Jegen, C. Sens-Schoenfelder, and K. Baba
  • 学会等名: EGU General Assembly 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Towards electrical resistivity imaging around outer-rise bending normal faults off the Japan trench (2017)
  • 著者名/発表者名: Ichihara, H., T. Kasaya, T. Goto, K. Baba, and M. Yamano
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Estimation of electrical anisotropy in the oceanic upper mantle from seafloor magnetotelluric array data (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, T., K. Baba, and H. Utada
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Estimation of electrical anisotropy in the oceanic upper mantle from seafloor magnetotelluric array data (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, T., K. Baba, and H. Utada
  • 学会等名: IAG-IASPEI Joint Scientific Assembly 201
  • 国際学会
• [学会発表] Synthetic modeling of global induction by the GAIA Sq source model (2017)
  • 著者名/発表者名: Koyama, T., Y. Murata, S. Fujita, I. Fujii, K. Baba, Y. Miyoshi, H. Fujiwara, H. Jin, H. Shinagawa
  • 学会等名: IAPSO-IAMAS-IAGA Joint Assembly 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Asthenospheric temperature and lithospheric thickness beneath the Tristan da Cunha hotspot from probablilistic inversion of surface-wave dispersion data and petrological modeling (2017)
  • 著者名/発表者名: Bonadio, R., W. H. Geissler, S. Lebedev, M. Ravenna, J. Fullea, N. L. Celli, W. Jokat, M. Jegen, C. Sens-Schoenfelder, and K. Baba
  • 学会等名: AGU 2017 fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Electrical feature at the depth of lithosphere-asthenosphere boundary beneath the petit-spot volcanic field in northwestern Pacific, (2017)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., N. Abe, N. Hirano, and M. Ichiki
  • 学会等名: AGU 2017 fall meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Sensitivity analysis of high conductivity anomalies in the upper mantle beneath the Society hotspot (2017)
  • 著者名/発表者名: 多田訓子, P. Tarits, 馬場聖至, 歌田久司, 末次大輔
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] Estimation of the seafloor electromagnetic responses in the mixed excitation band by using Sompi Spectral Analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Li, R., 清水久芳, 馬場聖至, 歌田久司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [学会発表] GAIA Sqソースモデルによるグローバル電磁誘導計算とマントル電気伝導度構造推定への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小山崇夫, 村田友香, 藤田茂, 藤井郁子, 馬場聖至, 三好勉信, 藤原均, 陣英克, 品川裕之
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] 海底MTアレイデータと独立成分分析を用いたSq成分分離の試み (2017)
  • 著者名/発表者名: 馬場聖至
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
• [学会発表] 高次モードの外部磁場ソースに対する3次元不均質球体電磁誘導モデリング (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山崇夫, 清水久芳
  • 学会等名: 第140回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-11-19
• [学会発表] Marine magnetotellurics imaged no plume beneath the Tristan da Cunha hotspot in the southern Atlantic Ocean (2016)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., J. Chen, M. Sommer, H. Utada, W. Geissler, W. Jokat, and M. Jegen
  • 学会等名: 23rd Electromagnetic Induction Workshop
  • 発表場所: Chiang Mai, Thailand
  • 年月日: 2016-08-14
  • 国際学会
• [学会発表] Mantle transition zone beneath a normal seafloor in the northwestern Pacific: electrical conductivity, seismic thickness, and water content (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, T., D. Suetsugu, H. Utada, K. Baba, N. Tada, H. Shimizu, H. Shiobara, T. Isse, H. Sugioka, A. Ito, and M. Obayashi
  • 学会等名: 23rd Electromagnetic Induction Workshop
  • 発表場所: Chiang Mai, Thailand
  • 年月日: 2016-08-14
  • 国際学会
• [学会発表] Estimating volatile content in oceanic upper mantle from magnetotelluric observations (2016)
  • 著者名/発表者名: Baba, K
  • 学会等名: Goldschmidt Conference 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mantle transition zone beneath a normal seafloor in the northwestern Pacific: Electrical conductivity, seismic discontinuity, and water content (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, T., D. Suetsugu, H. Utada, K. Baba, N. Tada, H. Shimizu, H. Shiobara, T. Isse, H. Sugioka, and A. Ito
  • 学会等名: JpGU meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] Five years of the Normal Oceanic Mantle (NOMan) Project (2016)
  • 著者名/発表者名: Utada, H., H. Kawakatsu, H. Shiobara, K. Baba, T. Isse, A. Takeo, and D. Suetsugu
  • 学会等名: JpGU meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Possibility of anisotropic structure in electrical conductivity for the upper mantle beneath northwestern Pacific Ocean (2016)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., and H. Utada
  • 学会等名: JpGU meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会
• [学会発表] 南大西洋トリスタン・ダ・クーニャホットスポットの下にはプルームがない：電気伝導度構造からの示唆 (2016)
  • 著者名/発表者名: 馬場聖至, J. Chen, 歌田久司, M. Jegen
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] Fast and memory saved 3-D forward modeling code by using the contracting integral equation (CIE) method (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Koyama
  • 学会等名: Magnetotelluric 3D Inversion Workshop III
  • 発表場所: Bari, Italy
  • 年月日: 2016-05-16
  • 国際学会
• [学会発表] Thermal and compositional constrains on the upper mantle beneath the northwestern Pacifc: imposed by marine magnetotelluircs (2016)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., N. Tada, T. Matsuno, H. Shimizu, L. Zhang, P. Liang, and H. Utada
  • 学会等名: EGU General Assembly 2016
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-04-17
  • 国際学会
• [学会発表] Mantle transition zone beneath a normal seafloor in the northwestern Pacific: Electrical conductivity, seismic discontinuity, and water content (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, T., D. Suetsugu, H. Utada, K. Baba, N. Tada, H. Shimizu, H. Shiobara, H. Sugioka, and A. Ito
  • 学会等名: EGU General Assembly 2016
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-04-17
  • 国際学会
• [学会発表] Five years of the Normal Oceanic Mantle (NOMan) Project (2016)
  • 著者名/発表者名: Utada, H, *H. Kawakatsu, H. Shiobara, K. Baba, T. Isse, D. Suetsugu, and NOMan Project team
  • 学会等名: EGU General Assembly 2016
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-04-17
  • 国際学会
• [学会発表] GAIAモデルを利用したSqの再現とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田茂, 藤井郁子, 三好勉信, 陣英克, 小山崇夫, 馬場聖至, 松野哲男
  • 学会等名: CA研究会
  • 発表場所: 東京大学地震研究所（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-01-06
• [学会発表] 北西太平洋のふつうの海洋マントル遷移層：電気伝導度、地震波不連続面、含水量 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松野哲男, 末次大輔, 歌田久司, 馬場聖至, 多田訓子, 清水久芳, 塩原肇, 一瀬建日, 杉岡裕子, 伊藤亜妃
  • 学会等名: CA研究会
  • 発表場所: 東京大学地震研究所（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-01-06
• [学会発表] The amount of water reserved in a “normal” oceanic mantle transition zone beneath the northwestern Pacific, inferred from data of coincident ocean bottom electromagnetic and seismic observations (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuno, T., D. Suetsugu, H. Utada, K. Baba, N. Tada, H. Shimizu, H. Shiobara, T. Isse, H. Sugioka, and A. Ito
  • 学会等名: AGU 2015 fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Normal Oceanic Mantle (NOMan) project (2015)
  • 著者名/発表者名: Baba, K., N. Tada, T. Matsuno, H. Shimizu, and H. Utada
  • 学会等名: 26th Schmucker-Weidelt Kolloquium fuer Elektromagnetische Tiefenforschung
  • 発表場所: Dassel, Germany
  • 年月日: 2015-09-21
  • 国際学会
• [学会発表] 「ふつう」の海洋マントルの電気伝導度構造イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 馬場聖至, 多田訓子, 松野哲男, 梁朋飛, 張羅磊, 清水久芳, 歌田久司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] 「ふつうの海洋マントル」プロジェクトにおけるマントル遷移層電気伝導度構造の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松野哲男, 歌田久司, 馬場聖至, 清水久芳, 多田訓子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24