Origin of inner core hemispherical dichotomy : laboratory modeling using transmitted and reflected waves

内核半球二分法的起源：使用透射波和反射波的实验室建模

• 批准号: 21K03717
• 负责人: 隅田 育郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03717/
• 关键词: P波速度; 減衰; 反射係数; コーダ波; 散乱; 内核; 地震波速度; 粉粒体; 超音波; P波; 室内実験

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。

観 に measurement of seismology づ き, kernel を す る iron objects の crystallization サ イ ズ が hemispheric で different な る と い う 仮 said が proposal さ れ て い る. This study は こ の 仮 said を 検 card す る based と し て, water saturated し で た powder granule (d) particle size surface layer の で reflection, ま た そ の を in through す る ultrasound (wave number k) を be し, kd の masato で reflection coefficient, コ ー ダ wave, P wave velocity Vp, damping (1 / Q) を adjustable べ る こ と を purpose と し て い る. Last year, we completed the <s:1> た cylindrical container に1MHzと10MHz ultrasonic element を setting, <s:1> powder particle <s:1> particle size を2 μ m or more change えて, reflected wave and transmitted wave <s:1> determination を and った. そ し て kd が raised plus す る と, incident す る waveform と similar し た effective - medium type, レ イ リ ー scattered の, 徴 で あ る are scattered が see ら れ る dispersion -type, コ ー ダ wave を with う coda -type, の 3 り に classification し た. そ し て through wave reflection wave と の waveform の group み close わ せ か ら, d を 4 つ の van 囲 に restrict で き る こ と を shown し た. Reflection coefficient に つ い て は と leading research with others に d と with に reduce す る こ と を confirm し た. さ ら に reflection wave に with う コ ー ダ wave の エ ン ベ ロ ー プ を parsing し た と こ ろ, d の raised と に, コ ー ダ の エ ネ ル ギ ー が raised large す る こ と に plus え て, ピ ー ク が 遅 delay す る こ と が points か っ た. そ こ で seismology で make 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 damping を table わ す コ ー ダ Q よ り も, wave の hiroo が り を refers to す パ ラ メ ー タ n の party が に strong く particle size dependent す る こ と が points か っ た. こ れ は kernel の reflection コ ー ダ の n numerical か ら が particle size restriction で き る こ と を in stopping し て い る. The <s:1> thickness さを reflection wave で of the に powder and particle layer is measured by で on the <s:1> た, and the を is measured by the を transmission wave meter. そ の results, large diameter が き く な る に 従 い, Vp, damping が raised large す る こ と, ま た have working medium theory, the theory of wave line か ら presumption さ れ る Vp と integrated で あ る こ と を shown し た. こ れ は kernel の eastern hemisphere の party が large size が き い と い う 仮 said を be in 験 に pay け る results で あ る. The above <s:1> results, guiding students to <s:1> master 's thesis と てまとめられ, submitting the thesis <s:1> preparation を, start <s:1> た.

项目成果

爆発クレーターの３次元モデル実験：予察的結果

爆炸坑3D模型实验：初步结果

• 发表时间: 2023
• 作者: 田村;隅田
• 通讯作者: 隅田

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Experiments on seepage-triggered cliff landslides using cohesive wet sand

利用粘性湿砂进行渗流引发的悬崖滑坡实验

• DOI: 10.1186/s40645-022-00501-7
• 发表时间: 2022
• 期刊: Prog Earth Planet Sci
• 作者: Shibuya;F.;Sumita;I.
• 通讯作者: I.

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Experimental modelling of seismic wave scattering near the inner-core boundary : preliminary results

内核边界附近地震波散射的实验模拟：初步结果

• 发表时间: 2021
• 作者: Ogishi;T.;Sumita;I.
• 通讯作者: I.