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CMB直下のP波速度構造推定及びその起源の解明~地震波形インバージョンの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K03797
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

河合 研志  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20432007)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード波形インバージョン / 核・マントル境界 / 最外核 / 液体 / マントル / 外核 / 広帯域地震波形 / 固体液体境界 / 異方性 / アレイ観測網 / 震源パラメータ / 震源再決定 / 短周期 / 地震波形インバージョン / マントル最下部 / 軽元素
研究成果の概要

液体最外核のP波速度構造推定を目的として、液体中における密度及び弾性定数の摂動に対する偏微分係数計算ソフトウェアの開発、および、卓越周期の短いP波を活用するために、震源パラメータ再決定ソフトウェアを開発した。やや短周期(周期8秒まで)の地震波形記録を用いて、最外核を推定する際に用いるフェーズがサンプルするマントル遷移層および最下部マントルの3次元S波速度構造推定を行った。最下部マントルおよび外核最上部の地震波速度構造を同時に推定する土台ができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでよりも短い周期のS波を活用することによって、マントル遷移層および最下部マントルの地域的な3次元S波速度構造の最高解像度でのイメージングに成功した。その結果、マントル遷移層の沈み込みスラブの断裂を特定し、地質学的記録と対比することによって世界に先駆けて地球深部の年代決定を行った。また、既存の走時解析手法にとって不得手とされていた地球深部の低速度異常についても、低速度異常の内部構造のイメージングに成功した。本研究ではマントル遷移層および最下部マントルをこれまでにない解像度で地震波速度構造を推定することによって、地球内部ダイナミクスの理解に貢献をすることができた。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] マヒドン大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Academia Sinica(台湾)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] マヒドン大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Academia Sinica (台湾)(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Seismic velocity structure of the upper inner core in the north polar region2021

    • 著者名/発表者名
      Ohtaki Toshiki、Tanaka Satoru、Kaneshima Satoshi、Siripunvaraporn Weerachai、Boonchaisuk Songkhun、Noisagool Sutthipong、Kawai Kenji、Kim Taewoon、Suzuki Yuki、Ishihara Yasushi、Miyakawa Koji、Takeuchi Nozomu
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 311 ページ: 106636-106636

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2020.106636

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of normal stress on the frictional behavior of brucite: application to slow earthquakes at the subduction plate interface in the mantle wedge2021

    • 著者名/発表者名
      Okuda Hanaya、Katayama Ikuo、Sakuma Hiroshi、Kawai Kenji
    • 雑誌名

      Solid Earth

      巻: 12 号: 1 ページ: 171-186

    • DOI

      10.5194/se-12-171-2021

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-resolution 3-D S-velocity structure in the D″ region at the western margin of the Pacific LLSVP: Evidence for small-scale plumes and paleoslabs2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, Y., K. Kawai, R. J. Geller, S. Tanaka, W. Siripunvaraporn, S. Boonchaisuk, S. Noisagool, Y. Ishihara, T. Kim,
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 307 ページ: 106544-106544

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 3-D S-velocity structure of the mantle transition zone beneath Central America and the Gulf of Mexico inferred using waveform inversion2019

    • 著者名/発表者名
      Anselme F. E. Borgeaud, Kenji Kawai, Robert J. Geller
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 124 号: 9 ページ: 9664-9681

    • DOI

      10.1029/2018jb016924

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First‐principles Investigation of Frictional Characteristics of Brucite: An Application to Its Macroscopic Frictional Characteristics, Journal of Geophysical Research2019

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda , Kenji Kawai, Hiroshi Sakuma
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 124 号: 10 ページ: 10423-10443

    • DOI

      10.1029/2019jb017740

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thai Seismic Array (TSAR) Project2019

    • 著者名/発表者名
      Satoru Tanaka, Weerachai Siripunvaraporn, Songkhun Boonchaisuku, Noisagool Sutthipong, Taweoon Kim, Kenji Kawai, Yuki Suzuki, Yasushi Ishihara, Ryohei Iritani, Koji Miyakawa, Nozomu Takeuchi, Hitoshi Kawakatsu
    • 雑誌名

      Bulletin of the Earthquake Research Institute

      巻: 94 ページ: 1-11

    • NAID

      120006902519

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] The Goshogake mud volcano field, Tohoku, northern Japan: An acidic, high-temperature system related to magmatic volcanism2019

    • 著者名/発表者名
      Komatsu, G., R. Ishimaru, N. Miyake, K. Kawai, M. Kobayashi, H. Sakuma, and T. Matsui
    • 雑誌名

      Geomorphology

      巻: 329 ページ: 32-45

    • DOI

      10.1016/j.geomorph.2018.12.035

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of redetermination of source time functions on the 3-D velocity structure inferred by waveform inversion2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaya, L., A.F.E. Borgeaud, K. Kawai, R.J. Geller, K. Konishi
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 282 ページ: 117-143

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] What is the origin of macroscopic friction?2018

    • 著者名/発表者名
      Sakuma, H., K. Kawai, I. Katayama, S. Suehara
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 4 号: 12 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1126/sciadv.aav2268

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-pressure phase transitions of anorthosite crust in the Earth’s deep mantle2017

    • 著者名/発表者名
      Nishi M., Greaux S., Tateno S., Kuwayama Y., Kawai K., Irifune T., Maruyama S.
    • 雑誌名

      Geoscience Frontiers

      巻: in press 号: 6 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1016/j.gsf.2017.10.002

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Mantle flows in the lowermost mantle beneath the Northern Pacific inferred by 3-D waveform inversion for radially anisotropic structure2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木 裕輝, 河合 研志, ゲラー ロバート
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Imaging subducted slabs in the mantle through inversion of seismic waveforms2020

    • 著者名/発表者名
      河合 研志, Borgeaud Anselme, 鈴木 裕輝, ゲラー ロバート
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Seismic structure near the inner core boundary in the north polar region2020

    • 著者名/発表者名
      大滝 壽樹, 田中 聡, 金嶋 聰, Siripunvaraporn Weerachai, Boonchaisuk Songkhun, Noisagool Sutthipong, 河合 研志, Kim Taewoon, 鈴木 裕輝, 石原 靖, 宮川 幸治, 竹内 希, 川勝 均
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interaction and Coevolution of the Core and Mantle in the Earth and Planets2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kawai, Tsuyoshi Iizuka, Kenji Ohta, Taku Tsuchiya
    • 学会等名
      JpGU2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Waveform inversion for 3D anisotropic structure in D" beneath the Northern Pacific: Constraints on mineralogy and flow in the lowermost mantle2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Suzuki, Kenji Kawai, Robert J. Geller
    • 学会等名
      JpGU2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Detailed 3-D S-velocity structure within D" at the western Pacific LLSVP margin: smaller scale plumes and paleoslabs(Poster)2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Suzuki, Kenji Kawai, Robert J. Geller, Satoru Tanaka, Weerachai Siripuvaraporn, Songkhun Boonchaisuku, Noisagool Sutthipong, Yasushi Ishihara, Taweoon Kim, Koji Miyakawa, Nozomu Takeuchi
    • 学会等名
      JpGU2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Origin and role of lost continents2019

    • 著者名/発表者名
      Shigenori Maruyama, Kenji Kawai, Greaux Steeve, Dapeng Zhao
    • 学会等名
      JpGU2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 第一原理計算による層状鉱物gibbsiteの摩擦特性の研究(Poster)2019

    • 著者名/発表者名
      奥田 花也, 河合 研志, 佐久間 博
    • 学会等名
      JpGU2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 3-D P- and S-velocity structure of the D″ layer beneath Central America and the Caribbean using waveform inversion2019

    • 著者名/発表者名
      Anselme F. E. Borgeaud, Kenji Kawai, Robert J. Geller
    • 学会等名
      JpGU2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Waveform inversion for the radial elastic and anelastic structure of the lowermost mantle beneath Central America and the Caribbean(Poster)2019

    • 著者名/発表者名
      Anselme F. E. Borgeaud, Frederic Deschamps, Kensuke Konishi, Kenji Kawai, Robert J. Geller
    • 学会等名
      JpGU2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Waveform inversion for the radial elastic and anelastic structure of the lowermost mantle beneath Central America and the Caribbean2019

    • 著者名/発表者名
      Anselme F. E. Borgeaud, Frederic Deschamps, Kensuke Konishi, Kenji Kawai, Robert J. Geller
    • 学会等名
      JpGU2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Imaging subducted slabs in the mantle from inversion of seismic waves2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kawai
    • 学会等名
      International Workshop for Geophysical observation in Thailand Present and Future
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Imaging subducted slabs in the lowermost mantle from inversion of seismic waveforms2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kawai, Anselme F.E. Borgeaud, Yuki Suzuki
    • 学会等名
      2019年度 日本地球化学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Slip- and Velocity-Weakening Behaviors of Brucite Nanoparticle(Poster)2019

    • 著者名/発表者名
      H.Okuda, I.Katayama, H.Sakuma, K.Kawai
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Coupled THMC Processes
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Seismic structure near the inner core boundary in the north polar region2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Ohtaki, Satoru Tanaka, Satoshi Kaneshima, Weerachai Siripunvarporn, Songkhun Boonchaisuk, Sutthipong Noisagool, Kenji Kawai, Taewoon Kim, Yuki Suzuki, Yasushi Ishihara, Koji Miyakawa, Nozomu Takeuchi and Hitoshi Kawakatsu
    • 学会等名
      2019 AGU Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Origin of Macroscopic Friction between Single Crystal Mica Surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sakuma, Kenji Kawai, Ikuo Katayama, Shigeru Suehara
    • 学会等名
      Second International Symposium on Crustal Dynamics(ISCD-2)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First-Principles Investigation for Frictional Characteristics of Brucite and its Application for Macroscopic Frictional Characteristics of Sheet-Structure Minerals2019

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Kenji Kawai, Hiroshi Sakuma, Ikuo Katayama
    • 学会等名
      Second International Symposium on Crustal Dynamics(ISCD-2)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sedimentary Records Of Ancient Mud Volcanism: How Do We Identify Mud Volcanoes In The Strattgraphy Of Mars?2019

    • 著者名/発表者名
      G. Komatsu, R. Ishimaru, K. Kawai, N. Miyake, M. Kobayashi, T. Matsui
    • 学会等名
      50th Lunar and Planetary Science Conference in The Woodlands
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 波形インバージョンによる北部太平洋下D”領域の3次元S波速度構造推定2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木裕輝, 河合研志, Robert J. Geller
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 震源時間関数の再決定が波形インバージョンによる3次元速度構造推定に与える影響の定量的評価2018

    • 著者名/発表者名
      山谷里奈, Anselme Borgeaud, 河合研志, Robert J. Geller, 小西健介
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 西太平洋直下最下部マントルにおける3次元S波速度構造から見るイザナギプレートとLLSVP2018

    • 著者名/発表者名
      河合研志
    • 学会等名
      新学術領域研究 核-マントルの相互作用と共進化~統合的地球深部科学の創成~A03-1地震・電磁気観測班の合同班会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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