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2015 年度 実施状況報告書

最下部マントルの3次元詳細構造推定およびそのダイナミクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K17744
研究機関東京大学

研究代表者

河合 研志  東京大学, 総合文化研究科, 助教 (20432007)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード地震波形インバージョン / 地震波速度構造 / 異方性構造 / 最下部マントル
研究実績の概要

コアマントル境界(CMB)直上の数百キロ(D”領域)の地震波速度異方性構造は地球内部の物質の流動及びダイナミクスを知る上で重要な手がかがりになる。これまでD”領域の異方性構造を調べるために、S波の水平方向2成分(SHおよびSV波)の到達時刻の差を用いられてきた。一方で、CMBの境界条件から、高周波近似である波線理論の限界も指摘されていた。そこで、本研究ではさまざまなD”領域の構造に対して理論地震波動計算を行い波の立ち上がりの時刻をはかることによって、波線理論の妥当性を考察した。地震波動計算を行い波の立ち上がりをはかったS波の走時差と走時計算によって予測される走時差とのずれを「見かけのずれ」と定義する。 標準的な等方媒質構造モデルに対するCMB屈折S波では、非弾性減衰Qの値に応じて0.5から3秒の「見かけのずれ」が見られた。低周波であればあるほど、またQの値が小さいほどそのずれは大きく、「見かけのずれ」が生じる震央距離は周波数およびQの値に依存する。さらに、より複雑な地震波速度構造モデルでは、振幅の小さなフェーズが見過ごされ、振幅の大きな後続波が先行するフェーズと誤認識されることによって、「見かけのずれ」が大きく見積もられてしまう可能性があることがわかった。上部マントルの異方性構造など他の要因を考慮すると、本研究で指摘した「見かけのずれ」によって、S波の水平方向2成分の到達時刻の差を用いた正確なD”領域の異方性構造推定は難しいといえる。

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

研究実績の概要に記述した最下部マントルの見かけの異方性によるS波の到達時刻のずれは当初の研究計画以上の成果だと考えられるが、それに関しての学術論文として現在査読中であるため、おおむね順調とした。

今後の研究の推進方策

研究実績の概要に記述した研究を踏まえ、実際の地震観測波形データに適用を行い、様々な地域の最下部マントルのS波速度構造の推定を行う。具体的には現在中米および北極の下の3次元S波速度構造推定を行っており、異方性構造や他の地域の速度構造の推定を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

新型CPUが次年度に発売されるとの情報を得たために購入予定であったPCを次年度に購入することとしたため。

次年度使用額の使用計画

新型CPUを搭載したPCの購入を行う。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Can clay minerals account for the non-asperity on the subducting plate interface?2015

    • 著者名/発表者名
      Katayama, I., T. Kubo, H. Sakuma and K. Kawai
    • 雑誌名

      Prog. Earth Planet. Sci.

      巻: 2 ページ: 30

    • DOI

      10.1186/s40645-015-0063-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Frictional characteristics of single and polycrystalline muscovite and influence of fluid chemistry2015

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

      J. Geophys. Res. Solid Earth

      巻: 120 ページ: 6209-6218

    • DOI

      10.1002/2015JB012286

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ultrapotassic magma from the deep mantle, Leucite Hills Lamproite2015

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa, A., and K. Kawai
    • 雑誌名

      J. Geography (Chigaku Zasshi)

      巻: 124 ページ: 515-523

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Small shear modulus of cubic CaSiO3 perovskite2015

    • 著者名/発表者名
      Kawai, K., and T. Tsuchiya
    • 雑誌名

      Geophys. Res. Lett.

      巻: 42 ページ: 2718-2726

    • DOI

      10.1002/2015GL063446

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Elasticity and phase stability of pyrope garnet from ab initio computation2015

    • 著者名/発表者名
      Kawai, K., and T. Tsuchiya
    • 雑誌名

      Phys. Earth Planet. Inter

      巻: 2014 ページ: 125-131

    • 査読あり
  • [学会発表] Waveform inversion for shear wave velocity structure in the lowermost mantle2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kawai
    • 学会等名
      MISASA VI Misasa International Symposium 2016
    • 発表場所
      ブランナールみささ, 三朝, 鳥取
    • 年月日
      2016-03-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-P,T Elasticity of Hcp Iron: Reinvestigation of the Applicability of Hcp Iron to the Earth’s Inner Core2015

    • 著者名/発表者名
      Taku Tsuchiya, Kenji Kawai, Yasuhiro Kuwayama, Masanao Ohsumi, Miaki Ishii
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-12-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Full-waveform Inversion for Localized 3-D S-velocity Structure in D" Beneath the Caribbean using US-Array Data2015

    • 著者名/発表者名
      Anseleme Borgeaud, Kensuke Konishi, Kenji Kawai, Robert Geller
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-12-14
    • 国際学会
  • [学会発表] A possible new host mineral of large-ion elements in the Earth’s deep interior2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kawai, Taku Tsuchiya,
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-12-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Waveform inversion for 3D structure in D"2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kawai
    • 学会等名
      International Symposium “The Earth’s Mantle and Core: Structure, Composition, Evolution”
    • 発表場所
      Dogo Prince Hotel, Matsuyama, Ehime
    • 年月日
      2015-11-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Full waveform inversion for 3D S-velocity structure in the D" region、2015

    • 著者名/発表者名
      河合研志
    • 学会等名
      第138回 地球電磁気・地球惑星圏学会総会・講演会
    • 発表場所
      東京大学理学部, 文京, 東京
    • 年月日
      2015-10-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Waveform inversion for three-dimensional S-wave velocity structure in D" beneath the Caribbean2015

    • 著者名/発表者名
      Anseleme Borgeaud, Kensuke Konishi, Kenji Kawai, Robert Geller
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター、神戸, 兵庫
    • 年月日
      2015-10-27
  • [学会発表] 波形インバージョンによるハワイ下のD"層の 3次元S波速度構造推定2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木裕輝、河合研志、小西健介、ゲラー・ロバート
    • 学会等名
      日本地震学会秋季大会
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター、神戸, 兵庫
    • 年月日
      2015-10-27
  • [学会発表] Temperature profile and chemical heterogeneity in the lowermost mantle from seismological and mineral physics joint modeling2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kawai,
    • 学会等名
      12th Japanese-German Frontiers of Science Symposium (JGFoS)
    • 発表場所
      Kyoto Brighton Hotel, Kyoto, Kyoto
    • 年月日
      2015-10-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] D"内部構造とその高精度探査の可能性2015

    • 著者名/発表者名
      河合研志
    • 学会等名
      研究集会「地球内部構造の観測・監視技術の現状と未来」
    • 発表場所
      東京大学地震研究所、文京, 東京
    • 年月日
      2015-09-10
  • [学会発表] マントル最下部異方性と鉱物物理的考察2015

    • 著者名/発表者名
      河合研志
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費補助金新学術領域研究「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~」キックオフシンポジウム
    • 発表場所
      愛媛大学、松山、愛媛
    • 年月日
      2015-08-10
  • [学会発表] First principles study on the phase stability and elasticity of potassium-host hexagonal aluminous phases2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kawai, Taku Tsuchiya
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ, 千葉、千葉
    • 年月日
      2015-05-25
    • 国際学会
  • [学会発表] "AnisoTime" - Travel time computation software for transversely isotropic media,2015

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Konishi, Anselme Borgeaud, Robert J. Geller, Kenji Kawai
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ, 千葉、千葉
    • 年月日
      2015-05-25
  • [学会発表] Comparison between ray theory and synthetic seismograms for transversely isotropic media,2015

    • 著者名/発表者名
      Anselme Borgeaud, Kensuke, Konishi, Robert J. Geller, Kenji Kawai
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ, 千葉、千葉
    • 年月日
      2015-05-25
  • [学会発表] 断層摩擦に関する鉱物粒子の形状と吸着水の影響, Effects of morphology of minerals and adsorbed water on the friction in faults2015

    • 著者名/発表者名
      佐久間博、河合研志、片山郁夫、末原茂、田村堅志
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ, 千葉、千葉
    • 年月日
      2015-05-25

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公開日: 2017-01-06  

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