2017 Fiscal Year Annual Research Report
Numerical experiments of mantle convection in a Big Mantle Wedge associated with subducting plates
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26400457
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
亀山 真典 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (70344299)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マントル対流 / 数値シミュレーション / 停滞スラブ / 海溝後退 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、2次元円筒座標系によるスラブ沈み込みモデルを用いた数値シミュレーション、及びマントル内火成活動を組み込んだ3次元対流シミュレーションプログラムの開発と部分球殻形状モデルへの適用、の2つを実施した。
前年度に引き続き、2次元円筒座標系モデルによるスラブ沈み込みシミュレーションを行い、地震波トモグラフィーで観測される地球内部での多様なスラブの形態の再現を試みた。その結果、変更パラメータの組み合わせや海溝後退速度の時間変化を考慮することによって、深さ 660 km 不連続面において停滞したスラブがその後に下部マントルへと崩落する過程を詳細に分類するとともに、この過程に海溝後退の停止が重大な役割を果たしていることを示した。なおこの成果は2017年5月に開催された日本地球惑星科学連合 (JpGU) と米国地球物理学連合 (AGU) の連合大会において学生優秀発表賞を授与された。加えて、伊豆・小笠原・マリアナ弧と東北日本弧を例にとって、背弧の拡大史と整合的な海溝後退速度の歴史的変化を組み込んだシミュレーションを行い、観測と整合的なスラブの形態が再現できるかを検証した。その結果、両者を十分に整合させるには、背弧拡大の歴史に加え、マントルに対する各プレートの速度の適切な見積りが重要であることが示された。
さらにマントル内火成活動を組み込んだ3次元対流シミュレーションプログラムの開発では、前年度に2次元円筒座標系に基づいて開発した固体マントルの流れ場の解法を用いて、3次元デカルト座標系や極座標系形状に適用したモデルを開発した。これによりマントル内火成活動と固体マントルの対流を結合させた3次元シミュレーションが可能であることを示した。
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