核―マントルの地震・電磁気観測

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 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～
• 研究課題/領域番号: 15H05832
• 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: 田中 聡 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), グループリーダー (60281961)
• 研究分担者: 川勝 均 東京大学, 地震研究所, 教授 (60242153) ; ヘルフリック ジョージ 東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (80747163) ; 金嶋 聰 九州大学, 理学研究院, 教授 (80202018) ; 大滝 壽樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (00356643) ; 清水 久芳 東京大学, 地震研究所, 教授 (70302619) ; 竹内 希 東京大学, 地震研究所, 准教授 (90313048) ; 河合 研志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20432007) ; ハウザー クリスティーン 東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (20723737) ; 山本 裕二 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 教授 (00452699) ; 松島 政貴 東京工業大学, 理学院, 助教 (20242266)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 地震観測 / 下部マントル / マントル最下部 / 内核最上部

研究実績の概要

本研究では、核-マントル境界領域や内核の不均質構造に注目し、新規観測データを用いて地震波速度不均質などの観測精度を向上させることで、新学術研究領域「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~」が掲げる動的地球深部科学の創成に貢献することを目的としている。
今年度の研究成果は以下の通りである。いずれも論文として公表された。1. タイにおける広帯域地震観測の概要を報告した（田中、河合、川勝、竹内）。2. 世界中の沈み込み帯直下下部マントルにおける地震波散乱体を調査した（金嶋）。3.中央アメリカ直下マントル最下部の沈み込んだプレートの周辺に超低速度域を検出し、中央海嶺玄武岩が沈み込んでいれば溶融している可能性を指摘した（竹内）。4. 内核表面における地震波速度異方性を内核反射波PKiKPの振幅変化から初めて推定した(Helffrich)。5. 北太平洋直下における内核半球構造の境界の幅が約600kmと非常に急峻であることをを明らかにし、従来の内核不均質性の生成モデルでは十分に説明できないことを示した（川勝、竹内）。6. 400-500万年前の古地磁気絶対強度を測定した（山本）。7. 西太平洋直下マントル最下部における詳細なS波３次元速度構造を明らかにし、従来、巨大な低速度体と考えられていた領域の内部に微細な構造を見出し、熱的な不均質が卓越すること、沈み込んだプレートがマントルプルームの発生を誘発する可能性を指摘した（河合、田中）。8. 北極域の内核最上部の地震波速度構造を明らかにした。北極域のP波速度は平均よりやや小さく、アメリカやアフリカなどの西半球に見られる構造に近いことが判明した。（大滝、田中、金嶋）。
これらの結果に基づき、他の計画研究班と連携し、新学術領域の成果の取りまとめを行なった。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] マヒドン大学(タイ)
  • 国名: タイ
  • 外国機関名: マヒドン大学
• [国際共同研究] ユタ大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ユタ大学
• [国際共同研究] モンペリエ大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: モンペリエ大学
• [雑誌論文] Seismic velocity structure of the upper inner core in the north polar region (2021)
  • 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
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of core electrical conductivity on core surface flow models (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsushima Masaki
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 72 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-020-01269-0
  • 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 paleoslabs (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Yuki、Kawai Kenji、Geller Robert J.、Tanaka Satoru、Siripunvaraporn Weerachai、Boonchaisuk Songkhun、Noisagool Sutthipong、Ishihara Yasushi、Kim Taewoon
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 307 ページ: 106544～106544
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2020.106544
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Anisotropy at the Inner Core Boundary (2019)
  • 著者名/発表者名: Helffrich G.、Mainprice D.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 46 ページ: 11959～11967
  • DOI: 10.1029/2019GL083644
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The chemical case for Mercury mantle stripping (2019)
  • 著者名/発表者名: Helffrich George、Brasser Ramon、Shahar Anat
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 6 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40645-019-0312-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Paleomagnetic study of basaltic rocks from Baengnyeong Island, Korea: efficiency of the Tsunakawa?Shaw paleointensity determination on non-SD-bearing materials and implication for the early Pliocene geomagnetic field intensity (2019)
  • 著者名/発表者名: Ahn Hyeon-Seon、Yamamoto Yuhji
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 71 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-019-1107-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Melting at the Edge of a Slab in the Deepest Mantle (2019)
  • 著者名/発表者名: Thorne Michael S.、Takeuchi Nozomu、Shiomi Katsuhiko
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 46 ページ: 8000～8008
  • DOI: 10.1029/2019GL082493
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Seismic scatterers in the lower mantle near subduction zones (2019)
  • 著者名/発表者名: Kaneshima Satoshi
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 219 ページ: S2～S20
  • DOI: 10.1093/gji/ggz241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sharpness of the hemispherical boundary in the inner core beneath the northern Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Iritani Ryohei、Kawakatsu Hitoshi、Takeuchi Nozomu
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 527 ページ: 115796～115796
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2019.115796
  • 査読あり
• [雑誌論文] Earth's rugged lower mantle (2019)
  • 著者名/発表者名: Houser Christine
  • 雑誌名: Science 巻: 363 ページ: 696～697
  • DOI: 10.1126/science.aaw4601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three‐Dimensional S Velocity Structure of the Mantle Transition Zone Beneath Central America and the Gulf of Mexico Inferred Using Waveform Inversion (2019)
  • 著者名/発表者名: Borgeaud Anselme F. E.、Kawai Kenji、Geller Robert J.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 124 ページ: 9664～9681
  • DOI: 10.1029/2018JB016924
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] First‐principles Investigation of Frictional Characteristics of Brucite: An Application to Its Macroscopic Frictional Characteristics (2019)
  • 著者名/発表者名: Okuda Hanaya、Kawai Kenji、Sakuma Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 124 ページ: 10423～10443
  • DOI: 10.1029/2019JB017740
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thai Seismic Array Project (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S. Siripunvaraporn W. Boonchaisuk S. Noisagool S. Kim T. Kawai K. Suzuki Y. Ishihara Y. Iritani R. Miyakawa K. Takeuchi N. Kawakatsu H.
  • 雑誌名: 東京大学地震研究所彙報 巻: 94 ページ: 1～11
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Thai Seismic Array (TSAR) Project (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoru Tanaka
  • 学会等名: International Workshop for Geophysical observation in Thailand _ Present and Future _
  • 国際学会
• [学会発表] Azimuthal anisotropy in the lowermost mantle beneath Philippine from ScS_S travel times (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoru Tanaka
  • 学会等名: JpGU2019
• [学会発表] Azimuthal variation of ScS_S differential travel times beneath Philippine: Implications for anisotropy in the lowermost mantle (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoru Tanaka
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会
• [学会発表] Seismic structure near the inner core boundary determined by using TSAR network (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Ohtaki
  • 学会等名: International Workshop for Geophysical observation in Thailand _ Present and Future _
  • 国際学会
• [学会発表] Lateral heterogeneity in the lowermost outer core (F layer) of the Earth revealed by seismic analyses (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Ohtaki
  • 学会等名: JpGU2019
• [学会発表] Seismic structure near the inner core boundary in the north polar region (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Ohtaki
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会
• [学会発表] ScSリバーバレーション解析による海洋上部マントルにおけるG不連続面の推定について (2019)
  • 著者名/発表者名: 丸山 純平、川勝 均、竹内 希
  • 学会等名: JpGU2019
• [学会発表] Sharpness of the hemispherical boundary in the inner core beneath the northern Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Iritani, Hitoshi Kawakatsu, Nozomu Takeuchi
  • 学会等名: JpGU2019
• [学会発表] A low-velocity layer atop the mantle transition zone beneath Mexican gulf inferred from triplicated P and S waves (2019)
  • 著者名/発表者名: XIN LONG, Hitoshi Kawakatsu, Nozomu Takeuchi
  • 学会等名: SSJ2019
• [学会発表] ScS多重反射の波形インバージョンによる上部マントル不連続面の推定に ついて (2019)
  • 著者名/発表者名: 丸山 純平、川勝 均、竹内 希
  • 学会等名: SSJ2019
• [学会発表] New progress in building Paci%c Array: an international collaboration to image mantle dynamic processes across the PaciFc basin (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Kawakatsu, James B Gaherty, Hisashi Utada, Sang-Mook Lee, Younghee Kim and Zachary Eilon
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Sharpness of the hemispherical boundary in the inner core beneath the northern PaciFc (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Kawakatsu, Ryohei Iritani and Nozomu Takeuchi
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会
• [学会発表] Unraveling Earth Interior from the Ocean (Centennial Central) (2019)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Kawakatsu
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Possible interaction between the core and mantle inferred from a core surface flow model (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaki Matsushima
  • 学会等名: JpGU2019
• [学会発表] Effects of core electrical conductivity on core surface flow models (2) (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaki Matsushima
  • 学会等名: Core-Mantle Interaction and Coevolution A01-2, A-02, A03-1 Joint Group Meeting
• [学会発表] Influence of core electrical conductivity on core flow models in a tangentially magnetostrophic state (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaki Matsushima
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会
• [学会発表] New Constraints on Seismological Structures of the Oceanic Asthenosphere (2019)
  • 著者名/発表者名: Nozomu Takeuchi, Hitoshi Kawakatsu, Hajime Shiobara, Takehi Isse, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Hisashi Utada
  • 学会等名: JpGU2019
  • 招待講演
• [学会発表] Inversion of Longer Period OBS Waveforms for P Structures in the Oceanic Lithosphere and Asthenosphere (2019)
  • 著者名/発表者名: Nozomu Takeuchi, Hitoshi Kawakatsu, Hajime Shiobara, Takehi Isse, Hiroko Sugioka, Aki Ito, Hisashi Utada
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会
• [学会発表] Regularity of geomagnetic field variations around 2003 and 2007: possible influence of the electrical conductivity heterogeneity at the bottom of the mantle_ (2019)
  • 著者名/発表者名: Hisayoshi Shimizu
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会
• [学会発表] Paleomagnetic Study of the IODP Site U1335 Sediments in the Eastern Equatorial Pacific - Relative Paleointensity and Inclination Anomaly Over the Last 8 Myr (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki T., Yamamoto, Y.
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 16th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Preliminary report on the relative paleointensity variation during the Eocene deduced from the IODP Sites U1403 and U1408 marine sediments recovered from the northwest Atlantic (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y., Fukami H., Taniguchi W., Lippert, P.C.
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会
• [学会発表] 東赤道太平洋 IODP Site U1335 堆積物の古地磁気学的研究 ー 過去800万年間の相対古地磁気強度と伏角異常 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本裕二, 山崎俊嗣
  • 学会等名: JpGU2019
• [学会発表] Preliminary report on the paleointensity variation during 38-50 Ma deduced from the marine sediments recovered from the northwest Atlantic (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本裕二, 深見洋仁, 谷口若菜, Lippert Peter
  • 学会等名: JpGU2019
• [学会発表] An Agnostic Tool for Interpreting Shear and Compressional Velocity Tomography (2019)
  • 著者名/発表者名: Christine Houser
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会
• [学会発表] Anisotropy at the Inner Core Boundary (2019)
  • 著者名/発表者名: George Helffrich
  • 学会等名: AGU2019
  • 国際学会
• [学会発表] Waveform inversion for 3D anisotropic structure in D" beneath the Northern Pacific: Constraints on mineralogy and flow in the lowermost mantle (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuki Suzuki, Kenji Kawai, Robert J. Geller
  • 学会等名: JpGU2019
• [学会発表] Detailed 3-D S-velocity structure within D" at the western Pacific LLSVP margin: smaller scale plumes and paleoslabs (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
• [学会発表] Origin and role of lost continents (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigenori Maruyama, Kenji Kawai, Greaux Steeve, Dapeng Zhao
  • 学会等名: JpGU2019
• [学会発表] Imaging subducted slabs in the mantle from inversion of seismic waves (2019)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawai
  • 学会等名: International Workshop for Geophysical observation in Thailand _ Present and Future _
  • 国際学会
• [学会発表] Imaging subducted slabs in the lowermost mantle from inversion of seismic waveforms (2019)
  • 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
  • 招待講演