| 研究課題/領域番号 |
25287110
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
小河 正基 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (30194450)
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| 研究分担者 |
柳澤 孝寿 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球深部ダイナミックス研究分野, 主任研究員 (20359186)
宮腰 剛広 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球深部ダイナミックス研究分野, 主任研究員 (60435807)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | マントル対流 / 火成活動 / 三次元 / 数値モデリング / プレートテクトニクス |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、火成活動のモデルの３次元化に成功し、また、プレートテクトニクスのモデルの３次元化に目処をつけた。
（１）火成活動の３次元モデル：火成活動はマントル湧昇流によるマグマの生成と、生成したマグマの浸透流による分離と移動という二つの要素から成り立つ。そこでまず、対流しつつあるマントル中の浸透流によるマグマの分離と移動の数値シミュレーションを行った。大まかには、２次元空間でも３次元空間でもマグマの分離は対流速度と比べて浸透流によるマグマの移動速度の方が大きいとき起こるが、さらに細かく見ると、３次元空間での対流の方が対流のパターンの時間依存性がつよく、この時間依存性のため効率よくマグマが分離することがわかった。さらに、このマグマの分離と移動のモデルに湧昇流によるマグマ生成のモデルを加え、２次元数値シミュレーションでその存在が確認された火成活動マントル湧昇流フィードバックが３次元空間でも働くことを確認した。
（２）３次元熱対流の数値シミュレーションを実行し、プレートテクトニクスのモデル化に目処をつけた。地球上ではプレートは剛体の板のように振る舞い、自重で割れて沈み込み帯が新たに発生するといったことは起こらない。筆者らのこれまでの研究から、これは粘性率が応力履歴に依存するために現れる特徴であることが示唆されてきたが、同様の粘性率の応力履歴依存性を持つ流体の３次元熱対流の数値シミュレーションを実行し、これまでに剛体の板としてのプレートが現れるレジーム（強いプレートのレジーム）での計算に成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本来は強いプレートのレジームで火成活動も含めた３次元数値シミュレーションを行うはずであったが、未だに火成活動とプレートテクトニクスのシミュレーションを別々の計算として行っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究が遅れている理由は、実際に計算を実行してみると、特に強いプレートのレジームでのプレートの３次元数値シミュレーションにおいて思いのほか計算量が膨大となり、現在使用している地球シミュレーターでは手に負えなくなったことにある。次年度は京コンピューターを利用して計算の並列度を上げることによりこの問題を解決する予定である。使用している数値計算のアルゴリズムはもともと並列計算機を想定したものであり、並列度を上げることによる計算時間のロスなどの技術的な問題は生じないと見ている。
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