| 研究課題/領域番号 |
21K03717
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
隅田 育郎 金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (90334747)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | P波速度 / 減衰 / 反射係数 / コーダ波 / 散乱 |
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| 研究実績の概要 |
地震学的観測に基づき、内核を構成する鉄の結晶サイズが東西半球で異なるという仮説が提案されている。本研究はこの仮説を検証する基礎として、水で飽和した粉粒体（粒径ｄ）層の表面で反射、またその中を透過する超音波（波数ｋ）を実測し、ｋｄの関数で反射係数、コーダ波、Ｐ波速度Ｖｐ、減衰（１/Q）を調べることを目的としている。昨年度完成した円筒型容器に1MHzと10MHzの超音波素子を設置し、粉粒体の粒径を２桁以上変えて、反射波、透過波の測定を行った。そしてｋｄが増加すると、入射する波形と類似したeffective-medium type、レイリー散乱の特徴である正分散が見られるdispersion - type、コーダ波を伴うcoda - type、の３通りに分類した。そして反射波と透過波の波形の組み合わせから、ｄを４つの範囲に制約できることを示した。反射係数については先行研究と同様にｄと伴に減少することを確認した。さらに反射波に伴うコーダ波のエンベロープを解析したところ、ｄの増加と伴に、コーダのエネルギーが増大することに加えて、ピークが遅延することが分かった。そこで地震学で使われてきたエンベロープのモデルにフィットしたところ、エンベロープの減衰を表わすコーダＱよりも、波の広がりを指すパラメータｎの方が粒径に強く依存することが分かった。これは内核の反射コーダのｎ値から粒径が制約できることを示唆している。次に粉粒体層の厚さを反射波で測定した上で、透過波を計測した。その結果、粒径が大きくなるに従い、Vp、減衰が増大すること、また有効媒質理論、波線理論から推定されるVpと整合的であることを示した。これは内核の東半球の方が粒径が大きいという仮説を実験的に裏付ける結果である。以上の結果は、指導学生の修士論文としてまとめられ、投稿論文の準備を開始した。
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| 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
今年度は中心周波数が１MHz及び１０MHzの反射波と透過波を併用し、粉粒体層の粒径を２桁以上変えた場合についての実験が終了し、得られたデータの初期解析を行った。その結果、粒径が大きくなるとP波速度、減衰が供に増大することに加えて、反射係数が減少し、コーダ波のピークが遅延することが判明した。これは地震学的観測から分かっている内核の東西半球の2分性に加えて、内核でまだ未確立の地震学的構造を予測する上で資するデータである。以上の結果は、指導学生の修士論文としてまとめられ、投稿論文を作成する上での見通しが立った。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は以下の２つの研究を行う。１つ目は、昨年度得られたデータを解析し、投稿論文を作成し、年度内に投稿することである。これは指導していた学生の修士論文の内容が元となっており、再解析を行い、内核への応用を補強して投稿論文としてまとめる。２つ目は、並行して行っている粉粒体を用いた土石流、爆発に伴う空振励起のモデル実験の遂行とデータ解析である。これは内核とは直接は関係がないが、粉粒体の物性測定、音速の測定、周波数解析などの技術面で共通しており、指導している学生２名の卒論、修論として行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は、昨年度設計、製作した装置、既存の機器を使って、P波速度、減衰、反射係数、コーダ波の測定とデータ解析を集中して行ったため、次年度使用額が生じた。次年度は老朽化した測定機器と解析用PCの更新と修理のための経費、相補する音響測定実験を行っている学生への謝金、地球惑星科学連合大会（５月）、及びアメリカ地球物理連合秋季学会（１２月）における研究発表のための参加登録費と旅費、今年度得られた成果を論文として発表するに際して必要なデータ管理経費、文献購入費、校閲費、出版経費の支払いに使用する。
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