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2016 年度 実施状況報告書

地球内部水循環におけるマントル遷移層と核マントル境界域の役割

研究課題

研究課題/領域番号 26400456
研究機関広島大学

研究代表者

中久喜 伴益  広島大学, 理学研究科, 助教 (10263667)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードマントル対流 / 水循環 / 沈み込むプレート / マントル遷移層 / 核・マントル境界域 / プルーム
研究実績の概要

沈み込み帯からマントルへ取り込まれた水が密度や粘性率を低下させる影響が沈み込み帯のテクトニックな性質とどのように関わりを持つのか定量的に調べた。特に粘性率の低下が上盤プレートが削られて薄くなる効果が最も重要で、これが沈み込み帯のテクトニクスの多様性を作り出す大きな原因となることが分かった。
さらに、27年度の研究により、マントル内部への水循環のグローバルモデルによる計算が可能になり、地球内部の水収支において脱水過程が重要な役割を持つことを示した。しかしながら、プレート沈み込みの構造を考慮しないため、沈み込み帯での脱水量を正確に見積もるためには沈み込みモデルで予測することが必要である。このためには沈み込みモデルで長時間計算すること、および下部マントルでのスラブの落下速度を正確に再現する必要がある。後者のため、スラブの強度および熱膨張率がプレート運動およびマントル深部での運動速度に与える影響を調べた。これにより、プレートの強度が200MPa程度であること、それよりもプレートの強度が高い場合には下部マントル上部でプレートが軟化することが必要であることが分かった。また、熱膨張率の圧力依存性がプレート運動速度を増大させることも分かった。これらの物理過程をモデルに取り入れることにより、プレート運動速度やホットスポットの移動速度などを再現することが可能になった。さらに、下部マントルと上部マントルの体積や表面積比を再現できる円筒モデルの開発を始めた。

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

本年度はグローバルな水循環のシミュレーションを計算時間の掛かるプレート沈み込みモデルで行うことが必要になった。このため、計算実行時間の増大に対応すると同時に新たなモデルの開発が必要になったため、当初の計画よりも研究が遅れている。

今後の研究の推進方策

開発したプレート沈み込みモデルにより、長時間の計算を行い、水循環量の予測を行う。

次年度使用額が生じた理由

研究の遅れたため、研究補助の謝金や研究打ち合わせの旅費を使用しなかったため。

次年度使用額の使用計画

使用中の計算機のメモリー増設および印刷費として使用する予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effects of water transportation on subduction dynamics: Roles of viscosity and density reduction2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Nakao, Hikaru Iwamori, Tomoeki Nakakuki
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 454 ページ: 178-191

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2016.08.016

    • 査読あり
  • [学会発表] Role of water in subduction zone dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      H. Iwamori, S. Horiuchi, A. Nakao, T. Nakakuki
    • 学会等名
      Goldshmidt 2016
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2016-06-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lowermost Mantle Evolution Coupled with the Plate Subduction2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Kaneko, Tomoeki Nakakuki
    • 学会等名
      Goldshmidt 2016
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2016-06-27
    • 国際学会
  • [学会発表] 沈み込み帯におけるマントル対流と水輸送のダイナミックな相互作用2016

    • 著者名/発表者名
      中尾篤史, 岩森 光, 中久喜伴益
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      千葉市
    • 年月日
      2016-05-23
  • [学会発表] Lowermost mantle dynamics driven by the plate subduction2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Kaneko, TOmoeki Nakakuki
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      千葉市
    • 年月日
      2016-05-22

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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