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部分溶融の前駆現象を含む岩石非弾性モデルを用いた上部マントル低速度域の再解析

研究課題

研究課題/領域番号 17H02951
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
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

武井 康子  東京大学, 地震研究所, 教授 (30323653)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードpremelting / 粘弾性 / 非弾性 / 地震波減衰 / 地震波低速度域 / アセノスフェア / プレメルティング / 岩石非弾性 / 部分溶融 / メルト / 界面 / フェーズフィールドモデル / 粒界 / 部分溶融岩石 / 粒界滑り / 低速度域
研究成果の概要

岩石アナログ物質を用いた粘弾性実験のデータと、粒界の熱力学モデルに基づいて、上部マントルにおいても粒界プレメルティングの発生が期待されることを示した。粒界プレメルティングの効果を含んだ新しい非弾性モデルを海洋上部マントルに適用し、メルトが全くなくてもプレメルティングによってリソスフェアアセノスフェア構造が作られることを示した。さらに、メルト相が非弾性に与える影響を定量的に解明し、メルト相の影響も含むより一般的な非弾性モデルを完成した。さらに不純物が非弾性に与える影響を測定し、プレメルティング効果との差異を調べた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、メルトが全くなくてもプレメルティングによってリソスフェアアセノスフェア構造が作られることが示された。この成果は、上部マントルにおける地震波低速度域の存在を、僅かな量のメルトしか存在しないとする地球化学的観測結果と整合的に理解することを可能にするという点で非常に大きな意義がある。また、地震波特性という高周波域から、粘性という長いタイムスケールまでの超広帯域での岩石物性を、室内実験データに基づいて予測した点にも、大きな学術的進歩がある。

報告書

(4件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Application of a Premelting Model to the Lithosphere‐Asthenosphere Boundary2020

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Hatsuki、Takei Yasuko
    • 雑誌名

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      巻: 21 号: 11 ページ: 125-125

    • DOI

      10.1029/2020gc009338

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase-Field Modeling of Grain Boundary Premelting2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Takei
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research Solid Earth

      巻: 124 号: 8 ページ: 8057-8076

    • DOI

      10.1029/2019jb017632

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of Partial Melting on Seismic Velocity and Attenuation: A New Insight From Experiments2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuko Takei
    • 雑誌名

      Ann. Rev. Earth Planet. Sci.

      巻: 45 号: 1 ページ: 447470-447470

    • DOI

      10.1146/annurev-earth-063016-015820

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Seismic discontinuity at lithosphere-asthenosphere boundary predicted from laboratory-based anelasticity model2020

    • 著者名/発表者名
      Hatsuki Yamauchi and Yasuko Takei
    • 学会等名
      JPGU2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rock anelasticity due to grain boundary preempting2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Takei, H. Yamauchi, A. Tsunoda
    • 学会等名
      JPGU-AGU joint meeting, Makuhari
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rock anelasticity in the upper mantle2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Takei
    • 学会等名
      Symposiumin Honor of Y. Gueguen, ENS, Paris
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Experimental and theoretical approaches to grain boundary premelting: a possible origin of asthenosphere2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Takei
    • 学会等名
      EGU, Vienna, Austria
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 粒界熱力学モデルによるに成分共融系の粒界プレメルティング2019

    • 著者名/発表者名
      角田明博、武井康子、山内初希
    • 学会等名
      JpGU 2019, 幕張
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Experimental study of the effects of partial melting on anelasticity: toward quantitative interpretations of seismic high attenuation2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamauchi, Y. Takei
    • 学会等名
      JPGU-AGU joint meeting, Makuhari
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Grain boundary disordering just before partial melting2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takei
    • 学会等名
      AGU fall meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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