電離層数値モデルと陸上・海底磁場データを組込んだマントル遷移層描像手法の新展開

本研究は、電離層起因の変動Sq場を磁場励起源（＝入力）とした電磁誘導法により、深さ400-650 ㎞ マントル遷移層を主なターゲットとして地下深部の電気伝導度分布の推定を行い、地球マントルの構造およびそのダイナミクスについての情報を抽出することを目的としている。ここで電離層起因の入力項は、「大気圏ー磁気圏結合モデル（GAIA）」と呼ばれる全地球大気のシミュレーションモデルを基におこなう。R4年度は、前年度までに作成した各時間における全地表面での磁場モデル時系列データを周波数領域に変換し、3次元地球での周波数領域電磁誘導計算コードにソースとして入力して、地下電気伝導度構造による磁場応答を計算した。その出力結果を時系列に戻したものと、実際に世界中の定常磁場観測点での磁場時系列データを比較することで、尤もらしいマントル電気伝導度構造を推定した。具体的には、海洋と陸域の電気伝導度不均質のある表層とその下は1次元球殻成層モデルを仮定し、GAIAをソースとした電磁誘導方程式を複数のモデルに対して解くことで、世界中の71磁場観測点について各観測点に対して最も磁場データをよく説明する成層電気伝導度モデルをそれぞれ探索した。その結果、ヨーロッパでは、上部マントルで電気伝導度が0.1 S/mを超える高電気伝導のモデルが、北西太平洋では、0.01 S/m以下の低電気伝導モデルが有力であることがわかった。この違いは、沈み込むスラブによって輸送される水の量の差異であり、その差異の原因はスラブの温度の違いを反映していると考えられる。年齢の浅い比較的温かいプレートは水を深部まで運ぶことができず上部マントル中で脱水してしまうのに対し、古い冷たいプレートは深部まで運ぶことができたため、先述の上部マントル含水量の差異がみられたと考えられる。

本研究は、電離層起因の変動Sq場を磁場励起源（＝入力）とした電磁誘導法により、深さ400-650 ㎞ マントル遷移層を主なターゲットとして地下深部の電気伝導度分布の推定を行い、地球マントルの構造およびそのダイナミクスについての情報を抽出することを目的としている。ここで電離層起因の入力項は、「大気圏ー磁気圏結合モデル（GAIA）」と呼ばれる全地球大気のシミュレーションモデルを基におこなう。R4年度は、前年度までに作成した各時間における全地表面での磁場モデル時系列データを周波数領域に変換し、3次元地球での周波数領域電磁誘導計算コードにソースとして入力して、地下電気伝導度構造による磁場応答を計算した。その出力結果を時系列に戻したものと、実際に世界中の定常磁場観測点での磁場時系列データを比較することで、尤もらしいマントル電気伝導度構造を推定した。具体的には、海洋と陸域の電気伝導度不均質のある表層とその下は1次元球殻成層モデルを仮定し、GAIAをソースとした電磁誘導方程式を複数のモデルに対して解くことで、世界中の71磁場観測点について各観測点に対して最も磁場データをよく説明する成層電気伝導度モデルをそれぞれ探索した。その結果、ヨーロッパでは、上部マントルで電気伝導度が0.1 S/mを超える高電気伝導のモデルが、北西太平洋では、0.01 S/m以下の低電気伝導モデルが有力であることがわかった。この違いは、沈み込むスラブによって輸送される水の量の差異であり、その差異の原因はスラブの温度の違いを反映していると考えられる。年齢の浅い比較的温かいプレートは水を深部まで運ぶことができず上部マントル中で脱水してしまうのに対し、古い冷たいプレートは深部まで運ぶことができたため、先述の上部マントル含水量の差異がみられたと考えられる。