波形インバージョンによるマントル詳細３次元構造推定およびその地球科学的解釈

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24840020
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 河合 研志 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (20432007)
• 研究期間 (年度): 2012-08-31 – 2014-03-31
• キーワード: 波形インバージョン / マントル / 対流

研究概要

波形インバージョンは、観測された波形が持っている情報をすべて抽出できるため、詳細かつ正確な地球内部構造が推定できる手法であると期待されていたが、技術的に困難であるため今までなされていなかった。そのため、私は効率的な波形インバージョン手法の開発を行った。私は独自に開発を行った波形インバージョン手法を用いて、世界に先駆けてD"領域の内部の3次元構造推定に取り組んだ。シート状の高速度層が低速度領域に囲まれている構造を中米下で発見した。これは過去に沈み込んだファラロンスラブが核・マントル境界に到達し熱境界層の温かい物質が巻き上げられていると解釈でき、マントルダイナミクスの理解に貢献するものである。

研究成果

• [雑誌論文] P-V-T equation of state of cubic CaSiO_3 perovskite from first principles computation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai K, and T Tsuchiya
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Solid Earth. 巻: 119 ページ: 2801-2809
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methods for inversion of body-wave waveforms for localized three-dimensional seismic structure and an application to D" beneath Central America (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai K, K Konishi, RJ Geller, and N Fuji
  • 雑誌名: Geophys. J. Int. 巻: 197 ページ: 495-524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mantle convection with continental drift and heat source around the mantle transition zone (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa H, M Kameyama, and K Kawai
  • 雑誌名: Gondwana Res. 巻: 24 ページ: 1080-1090
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supply rate of continental materials to the deep mantle (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa H, K Kawai, S Yamamoto, and M Kameyama
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 592 ページ: 46-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expanding-contracting Earth (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya T, K Kawai, and S Maruyama
  • 雑誌名: Geosci. Front. 巻: 4 ページ: 341-347
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio mineralogical model of the Earth's lower mantle, edited by S. Karato (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya T, and K Kawai
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of the Deep Earth, Wiley-Blackwell ページ: 213-243
  • 査読あり
• [雑誌論文] The second continent : Existence of granitic continental materials around the bottom of the mantle transition zone (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawai K, S Yamamoto, T Tsuchiya, and S Maruyama
  • 雑誌名: Geosci. Front. 巻: 4 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] First principles study on the high-pressure phase transition and elasticity of KAlSi_3O_8 K-hollandite (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawai K, and T Tsuchiya
  • 雑誌名: Am. Min. 巻: 98 ページ: 207-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Waveform inversion of broad-band body-wave data for the S-velocity structure in the lowermost mantle beneath the Indian subcontinent and Tibetan Plateau (2012)
  • 著者名/発表者名: Konishi K, K Kawai, RJ Geller, and N Fuji
  • 雑誌名: Geophys. J. Int. 巻: 191 ページ: 305-316
  • 査読あり
• [雑誌論文] Partial derivatives of high-frequency compressional body waves for 3-D Earth structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Fuji N, S Chevrot, L Zhao, RJ Geller, and K Kawai
  • 雑誌名: Geophys. J. Int. 巻: 190 ページ: 522-540
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-P, T phase relations in the NaAlSi_2O_6 system from first principles computation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawai K, and T Tsuchiya
  • 雑誌名: Phys. Chem. Min. 巻: 39 ページ: 305-310
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles investigations of elasticity and phase transition of grossular garnet (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawai K, and T Tsuchiya
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 117 ページ: B02202
  • DOI: 10.1029/2011JB008529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase stability and elastic properties of the NAL and CF phases in the NaMg_2Al_5SiO_<12> system from first principles (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawai K, and T Tsuchiya
  • 雑誌名: Am. Min. 巻: 97 ページ: 305-314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of water on supply rate of continental materials, In The Earth's Heterogeneous Mantle, edited by Deschamps, F A Khan, and K Kawai
  • 著者名/発表者名: Ichikawa H, K Kawai, S Yamamoto, and M Kameyama
  • 雑誌名: Springer 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Development of waveform inversion techniques for using body-wave waveforms to infer localized three-dimensional seismic structure and an application to D" (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawai, Kensuke Konishi, Robert J Geller, and Nobuaki Fuji
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2013-12-12
• [学会発表] Preliminary investigation to resolve the shear velocity structure of the mantle transition zone beneath the Caroline Plate (2013)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Konishi, Kenji Kawai, Nobuaki Fuji, Sang-Mook Lee, and Robert J Geller
  • 学会等名: Equatorial Western Pacific, American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2013-12-10
• [学会発表] Supercontinent cycle and 2nd continents (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawai
  • 学会等名: Geodynamics Seminar
  • 発表場所: Seoul National University, Seoul, South Korea
  • 年月日: 2013-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] Supercontinent cycle and 2nd continents (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawai, Hiroki Ichikawa, Shinji Yamamoto, Taku Tsuchiya, and Shigenori Maruyama
  • 学会等名: Goldschmidt 2013
  • 発表場所: Florence, Italy
  • 年月日: 2013-08-26
• [学会発表] 膨張収縮地球 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土屋卓久, 河合研志, 丸山茂徳
  • 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
  • 年月日: 2013-05-24
• [学会発表] Three layers model of continents and whole mantle dynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: 河合研志, 土屋卓久, 土屋旬, 丸山茂徳
  • 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
  • 年月日: 2013-05-24
• [学会発表] 沈み込んだ大陸地殻物質の熱源を含むマントル対流計算, Mantle convection simulation with subducted continental materials as a heat source (2013)
  • 著者名/発表者名: 市川浩樹, 亀山真典, 河合研志
  • 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
  • 年月日: 2013-05-21
• [学会発表] Expanding-Contracting Earth (2013)
  • 著者名/発表者名: 土屋卓久, 河合研志, 丸山茂徳
  • 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
  • 年月日: 2013-05-19
• [学会発表] Methods for inversion of body-wave waveforms for localized three-dimensional seismic structure and an application to D" (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawai, Kensuke Konishi, Robert J Geller, and Nobuaki Fuji
  • 学会等名: Wave Propagation through the Earth's Interior
  • 発表場所: Wuhan, Hubei, China
  • 年月日: 2013-05-19
  • 招待講演
• [学会発表] Methods for inversion of body-wave waveforms for localized three-dimensional seismic structure and an application to D" structure beneath Central America (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawai, Kensuke Konishi, Robert J Geller, and Nobuaki Fuji
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Waveform inversion for three dimensional shear velocity structure in the lowermost mantle beneath the western Pacific using data from a dense Japanese seismic network (2012)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Konishi, Kenji Kawai, Robert J Geller, and Nobuaki Fuji
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Waveform inversion for Earth structure : Progress and Prospects (2012)
  • 著者名/発表者名: Robert J Geller, Kenji Kawai, Kensuke Konishi, and Nobuaki Fuji
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2012-12-06
  • 招待講演
• [学会発表] Mantle convection with continental drift and heat source around the mantle transition zone (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Ichikawa, Masanori Kameyama, and Kenji Kawai
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA.
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Toward inversion of body-wave waveforms for localized three-dimensional seismic structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawai
  • 学会等名: Geodynamics Seminar, Institute of Geophysics and Planetary Physics
  • 発表場所: UC San Diego, San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2012-11-08
  • 招待講演
• [学会発表] 実体波を用いた3次元波形インバージョン法の開発および中米下最下部マントルの3次元詳細構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河合研志, 小西健介, ゲラー・ロバート, 冨士延章
  • 学会等名: 日本地震学会秋季大会
  • 発表場所: 函館市民会館・函館市民体育館, 函館
  • 年月日: 2012-10-18
• [学会発表] 波形インバージョンによる詳細な地球内部構造推定およびその地球物理学的解釈 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河合研志
  • 学会等名: 日本地震学会秋季大会
  • 発表場所: 函館市民会館・函館市民体育館, 函館
  • 年月日: 2012-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] 第2大陸 : マントル対流の起源 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河合研志, 市川浩樹, 丸山茂徳
  • 学会等名: 日本地質学会
  • 発表場所: 大阪府立大学, 大阪
  • 年月日: 2012-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Subducted continental materials around the bottom of the mantle transition zone (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kawai, Shinji Yamamoto, Hiroki Ichikawa, Taku Tsuchiya, and Shigenori Maruyama
  • 学会等名: Geophysics of Slab Dynamics
  • 発表場所: Jeju Island, South Korea
  • 年月日: 2012-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] 大陸地殻の3層モデルと全地球ダイナミクスの経年変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山茂徳, 河合研志, 土屋卓久, 土屋旬
  • 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
  • 年月日: 2012-05-21
• [学会発表] 遷移層付近の熱源が大陸移動に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 市川浩樹, 亀山真典, 河合研志
  • 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
  • 年月日: 2012-05-21
• [学会発表] 第2大陸説 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河合研志, 山本伸次, 土屋卓久, 市川浩樹, 丸山茂徳
  • 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
  • 年月日: 2012-05-21
• [学会発表] 地震波形分析から示唆される中央太平洋下マントル最下部における超低速度領域の存在 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川慶, 河合研志, ゲラー・ロバート, 小西健介, 冨士延章
  • 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
  • 年月日: 2012-05-20