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数値シミュレーションによるゴンドワナ大陸東縁での大陸分裂のメカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03811
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
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

吉田 晶樹  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任研究員 (00371716)

研究分担者 斎藤 実篤  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 次長 (40292859)
吉澤 和範  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70344463)
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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワードゴンドワナ大陸 / ジーランディア / 海溝後退 / 大陸リソスフェア / マントル対流 / 大陸分裂 / プレート運動 / 数値シミュレーション / 表面波トモグラフィー / クラトン / ゴンドワナ / 大陸縁分裂
研究成果の概要

約1億年前の大陸分布を初期状態とした三次元全球マントル対流数値シミュレーションを実施した。その結果、対流が安定化するにつれてゴンドワナ大陸東縁に沿って広範な沈み込み帯が発達することが分かった。さらに、二次元粘弾塑性・熱組成対流モデルを用いた数値シミュレーションによって、海溝の後退により大陸縁辺域に伸張応力が働く条件下でのリフティングを再現した。大陸の伸張速度等を系統的に変化させて計算した結果、約1600万年以内で大陸が分裂することが分かった。当時のゴンドワナ大陸東縁下に大規模なマントルプルームが存在しなかった可能性も考慮すると、ジーランディア形成の主原因が海溝の後退であったことが支持される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大陸(あるいは、超大陸)の中心部で大陸分裂が開始するきっかけは、マントル深部からの積極的な上昇プルームであると考えられている。一方、大陸縁辺域での大陸分裂のメカニズムは未解決であった。これを調べることは、約1億年前のゴンドワナ大陸からのジーランディア(第七の大陸)の分裂だけではなく、約2000万年前に我々が住む日本列島がユーラシア大陸からどのように分裂したかを理解する上でも重要である。本研究の数値シミュレーションの結果は、マントル深部からの上昇プルームがなくても、海溝の後退、つまり、沈み込みプレートの海側への後退によって大陸縁辺域に伸張応力が働くことで大陸分裂が起こる可能性を示した。

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

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] Continental drift with deep cratonic roots2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, M. and Yoshizawa, K.
    • 雑誌名

      Annual Review of Earth and Planetary Sciences

      巻: 49 号: 1 ページ: 117-139

    • DOI

      10.1146/annurev-earth-091620-113028

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possible tectonic patterns along the eastern margin of Gondwanaland from numerical studies of mantle convection2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, M., Saito, S., and Yoshizawa, K.
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 787 ページ: 228476-228476

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2020.228476

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of continental lithosphere extension and passive continental rifting from numerical experiments of visco-elasto-plastic thermo-chemical convection in 2-D Cartesian geometry2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, M., Saito, S., and Yoshizawa, K
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 796 ページ: 228659-228659

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2020.228659

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Upper-mantle discontinuities beneath Australia from transdimensional Bayesian inversions using multimode surface waves and receiver functions2020

    • 著者名/発表者名
      Taira Toru、Yoshizawa Kazunori
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 223 号: 3 ページ: 2085-2100

    • DOI

      10.1093/gji/ggaa442

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling long-wavelength geoid anomalies from instantaneous mantle flow: Results from two recent tomography models2019

    • 著者名/発表者名
      Cui, R., Fang, J., Yoshida, M., Chen, M.
    • 雑誌名

      Pure and Applied Geophysics

      巻: 176 号: 10 ページ: 4335-4348

    • DOI

      10.1007/s00024-019-02215-2

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Trace-element characteristics of east-west mantle geochemical hemispheres2019

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Iwamori, Hitomi Nakamura, Masaki Yoshida, Takashi Nakagawa, Kenta Ueki, Atsushi Nakao, Tatsuji Nishizawa, and Satoru Haraguchi
    • 雑誌名

      Comptes Rendus Geoscience

      巻: 351 号: 2-3 ページ: 209-220

    • DOI

      10.1016/j.crte.2018.09.007

    • 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
  • [雑誌論文] Voyage of the Indian subcontinent since Pangea breakup and driving force of supercontinent cycles: Insights on dynamics from numerical modeling2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yoshida and M. Santosh
    • 雑誌名

      Geoscience Frontiers

      巻: 9 号: 5 ページ: 1279-1292

    • DOI

      10.1016/j.gsf.2017.09.001

    • 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
  • [雑誌論文] On mantle drag force for the formation of a next supercontinent as estimated from a numerical simulation model of global mantle convection2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yoshida
    • 雑誌名

      Terra Nova

      巻: 31 号: 2 ページ: 135-149

    • DOI

      10.1111/ter.12380

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of three-layer convection in a two-dimensional spherical domain with a growing innermost layer: Implications for whole solid-earth dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yoshida
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 30 号: 9

    • DOI

      10.1063/1.5049703

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プレートテクトニクス50年のいま2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 晶樹
    • 雑誌名

      パリティ

      巻: 34 ページ: 59-61

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Upper mantle discontinuities beneath Australia from trans-dimensional hierarchical Bayesian inversions using receiver functions and multi-mode surface waves2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshizawa, K. and Taira, T.
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mapping azimuthal anisotropy in the Australasian upper mantle with multi-mode surface waves2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshizawa, K. and Nishimura, Y.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-mode surface wave tomography with trans-dimensional hierarchical Bayesian inversion: application to Australia2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshizawa, K. and Taira, T.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Yoshizawa, K. and Taira, T.2020

    • 著者名/発表者名
      Radially anisotropic 3-D S-wave model using multi-mode surface waves: Comparisons of linearized and nonlinear Bayesian approaches
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海洋リソスフェアにおける沈み込み開始の数値シミュレーション実験:含水鉱物のレオロジー特性の効果2019

    • 著者名/発表者名
      和泉 美希,吉田 晶樹,平内 健一
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Multi-mode surface wave tomography for azimuthal anisotropy in the Australasian upper mantle2019

    • 著者名/発表者名
      Nishimura, Y., Yoshizawa, K.
    • 学会等名
      Japan Geosciences Union 2019 Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radial and Azimuthal Anisotropy in the Australian Upper Mantle: Tectonic Implications for Tasman Line and Suture Zone2019

    • 著者名/発表者名
      Nishimura, Y., Yoshizawa, K., Kennett., B.L.N.
    • 学会等名
      International Union of Geodesy and Geophysics 2019 General Assembly
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチモード表面波による上部マントル異方的構造の推定: オーストラリア周辺域への応用2019

    • 著者名/発表者名
      西村祐香,吉澤和範
    • 学会等名
      日本地震学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 「地球まるごと数値シミュレーション」を目指した全地球ダイナミクス研究2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 晶樹
    • 学会等名
      流れと澱みを語る会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超大陸アメイジアと全地球ダイナミクス研究2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 晶樹
    • 学会等名
      一般社団法人日本免震構造協会 創立25周年記念免震フォーラム「日本・地球・未来」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tasman frontier subduction initiation and Paleogene climate: Preliminary results from IODP Expedition 3712018

    • 著者名/発表者名
      Saneatsu Saito, Rupert Sutherland, Gerald Roy Dickens, Peter Blum, IODP Expedition 371 Scientists
    • 学会等名
      Australian Geoscience Council Convention 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチモード表面波を用いたオーストラリア周辺域の上部マントル方位異方性2018

    • 著者名/発表者名
      西村祐香、吉澤和範
    • 学会等名
      日本地震学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] ジオダイナミクス 原著第3版2020

    • 著者名/発表者名
      Donald Turcotte、Gerald Schubert、木下 正高、安藤 亮輔、岩森 光、沖野 郷子、片山 郁夫、加納 靖之、川田 佳史、木下 正高、坂口 有人、田中 愛幸、中西 正男、西山 竜一、山野 誠、吉田 晶樹
    • 総ページ数
      632
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320047372
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] カラー図解 地球科学入門 地球の観察――地質・地形・地球史を読み解く2020

    • 著者名/発表者名
      平 朝彦、国立研究開発法人 海洋研究開発機構(吉田晶樹は第7章コラム20担当)
    • 総ページ数
      210
    • 出版者
      講談社
    • ISBN
      9784065216903
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 図説地球科学の事典2018

    • 著者名/発表者名
      吉田晶樹(鳥海光弘、入舩徹男、岩森光、ウォリスサイモン、小平秀一、小宮剛、阪口秀、鷺谷威、末次大輔、中川貴司、宮本英昭編集)
    • 総ページ数
      248
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254160727
    • 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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