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超音波速度測定と波形インバージョンの協同による深部マントル部分溶融仮説の検証

研究課題

研究課題/領域番号 23K25970
補助金の研究課題番号 23H01274 (2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2023)
応募区分一般
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関愛媛大学

研究代表者

GREAUX Steeve  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (90543166)

研究分担者 柿澤 翔  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, テニュアトラック研究員 (10846819)
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) 2023-04-01 – 2028-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2027年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2026年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2025年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2024年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワードmantle composition / high pressure / ultrasonic measurement / seismological model / waveform inversion / triplication
研究開始時の研究の概要

The current research project aims at resolving seismic structures in the Earth's mantle transition zone, on the basis of in situ P- and S-wave elastic wave velocity and synchrotron X-ray measurements on inhomogeneous rocks under high pressure, "waveform inversion method" and numerical simulations.

研究実績の概要

P- and S-wave elastic velocities are unique tools we have to explore the composition and structures of the inaccessible deep Earth, by comparing high pressure mineral physics data with seismological observations. Here we aim at resolving seismic structures across the Earth's mantle transition zone, on the basis of in situ P- and S-wave elastic wave velocity and synchrotron X-ray measurements , "waveform inversion method" and numerical simulations. In this FY, we measured the elastic wave velocities of olivine + MORB samples with varying MORB content up to 10 wt.%, at the beamline BL04B1 in SPring-8. The high-pressure experiments were conducted at 10 GPa and T up to 2000 K, which should represent the mantle region above the 410 km seismic discontinuity.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

The experimental set up and softwares at the beamline BL04B1 in SPring-8 were improved, allowing for faster and automatic X-ray and sound velocity measurements upon compression or increasing temperature.

今後の研究の推進方策

In the next FY, we plan to measure the elastic wave velocities of Wadsleyite + MORB samples and Ringwoodite + MORB with varying MORB content. The high-pressure experiments will be conducted at pressures of 12 to 20 GPa and T up to 2000 K, which should represent mantle region in between depths of 410 km and 520 km in the mantle transition region. In parallel, we will work on syntheses of pyrolite + MORB samples for additional measurements in more natural rock composition. Our second objective is to improve the capabilities of high-temperature measurements by implementing a cooling system to the first-stage anvils, in the multianvil apparatus.

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Molecular dynamic simulations of elastic wave pulses in a copper crystal and a harmonic spring-beads system2024

    • 著者名/発表者名
      Funahashi Ikuchi, Kobayashi Ryo, Ohmura Satoshi, Kawai Kenji
    • 雑誌名

      Proceedings in Physics

      巻: In press ページ: 1-2

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cubic Fe-bearing majorite synthesized at 18-25 GPa and 1000 °C: implications for element transport, subducted slab rheology and diamond formation2023

    • 著者名/発表者名
      Stagno Vincenzo、Bindi Luca、Bonechi Barbara、Greaux Steeve、Aulbach Sonja、Irifune Tetsuo、Lupi Stefano、Marras Giulia、McCammon Catherine A.、Nazzari Manuela、Piccirilli Federica、Poe Brent、Romano Claudia、Scarlato Piergiorgio
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 15855-15855

    • DOI

      10.1038/s41598-023-43037-6

    • 関連する報告書
      2023 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] Strong effect of liquid Fe?S on elastic wave velocity of olivine aggregate: Implication for the low velocity anomaly at the base of the lunar mantle2023

    • 著者名/発表者名
      Kono Yoshio、Kuwahara Hideharu、Greaux Steeve、Rivers Mark L.、Wang Yanbin、Higo Yuji、Mitsu Keisuke、Kondo Nozomi
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 618 ページ: 118287-118287

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2023.118287

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A small amount of water reduces the friction of the preferentially oriented montmorillonite gouge2023

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

      Applied Clay Science

      巻: 243 ページ: 107058-107058

    • DOI

      10.1016/j.clay.2023.107058

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Elastic wave velocity measurements at high pressure and high temperature and its applications to the study of Earth’s interior.2024

    • 著者名/発表者名
      Greaux S.
    • 学会等名
      Lawrence Livermore National Laboratory, High Energy Density Science Center Seminar, USA (online).
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 下部マントル条件でのブリッジマナイトとデイブマオアイトの中間生成物に関するマルチアンビルプレス実験2024

    • 著者名/発表者名
      中村 虎太郎, 西 真之, Greaux S., 柿澤 翔
    • 学会等名
      第10回愛媛大学先進超高圧科学研究拠点(PRIUS)シンポジウム, 松山市(愛媛県)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Inverse scattering for wave equations on piecewise homogeneous medium via impulse responses2023

    • 著者名/発表者名
      Greaux S. and Morioka H.
    • 学会等名
      日本応用数理学会環瀬戸内応用数理研究部会第27回シンポジウム、岡山市 (岡山県)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Electrical conductivity measurement on superionic hydrous silica: implications for the high electrical conductivity anomaly beneath subduction zones2023

    • 著者名/発表者名
      Inada M., Okuda Y., Oka K., Kuwahara H., Greaux S. and Hirose K.
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting. San Francisco (USA)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 波形インバージョンによる地震波3成分を用いた中米下D″領域の三次元S・P波速度構造推定2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤嶺, 河合研志
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会, パシフィコ横浜, 神奈川
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 3成分を使用した波形インバージョンによる南大西洋下D″領域の3次元S波速度構造推定2023

    • 著者名/発表者名
      大鶴啓介, 河合研志
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会, パシフィコ横浜, 神奈川
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Dynamic Simulations of Elastic Wave Interaction with Microcracks in α-Quartz Crystal.2023

    • 著者名/発表者名
      Funahashi I., Kobayashi R., Ohmura S., Kawai K.
    • 学会等名
      CCP2023 Kobe International Conference Center, Kobe Port Island, Kobe, Japan
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] SPring-8/BL04B1の高度化及び将来計画2023

    • 著者名/発表者名
      肥後裕司, 柿澤翔, 辻野典秀
    • 学会等名
      第64回高圧討論会, 柏
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Sound velocities of Gold and its application as a pressure scale for the Earth's mantle transition zone2023

    • 著者名/発表者名
      Greaux S., Kono Y., Higo Y., Kakizawa S., Kuwahara H., Mitsu K., Ohira I. and Kondo N.
    • 学会等名
      第64回高圧討論会, 柏
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Elastic wave velocities of lower mantle minerals at simultaneous high pressure and temperature.2023

    • 著者名/発表者名
      Greaux S., Kono Y., Kakizawa S. and Higo Y.
    • 学会等名
      2nd International Conference on Physics under Synergetic Extreme Conditions, Beijing (China)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sound velocities in the Lunar Mantle2023

    • 著者名/発表者名
      Wood M.C., Greaux S., Kono Y., Kakizawa S., Ishikawa Y., Inoue; S., Kuwahara H. and Irifune
    • 学会等名
      28th AIRAPT and 60th EHPRG International Conference on High Pressure Science and Technology, Edinburgh (UK)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of liquid Fe-S on elastic wave velocity of olivine aggregate investigated by ultrasonic measurement and X-ray microtomography analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Kono Y., Kuwahara H., Greaux S., Rivers M., Wang Y., Higo Y., Mitsu K. and Kondo N.
    • 学会等名
      Goldschmidt, Lyon (France)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultrasonic P-wave velocity measurements of Fe-S-Ni liquid metal at 10 GPa2023

    • 著者名/発表者名
      Knibbe J., Kono Y., Greaux S. and Westrenen W.v.
    • 学会等名
      Goldschmidt, Lyon (France)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Oscillation properties of microcrack-bearing α-quartz derived from molecular dynamics simulations2023

    • 著者名/発表者名
      舩橋郁地, 小林亮, 大村訓史, 河合研志
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会, 幕張メッセ, 千葉
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Constraining 3-D S- and P-velocity structure of D″ beneath the Central America from multiple component data using waveform inversion2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤嶺, 河合研志
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会, 幕張メッセ, 千葉
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Adaptive grid waveform inversion for the 3D S-wave velocity structure in D″ beneath the Southern Atlantic2023

    • 著者名/発表者名
      大鶴啓介, 河合研志
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会, 幕張メッセ, 千葉
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Pressure and Composition Dependence of Elastic Wave Velocity of Al2O3-SiO2 Glasses2023

    • 著者名/発表者名
      Ohira I., Kono Y., Greaux S., Kondo N., Kuwahara H., Inoue S. and Higo Y.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting, Makuhari, Chiba (Japan)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2023-04-18   更新日: 2024-12-25  

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