数値シミュレーションを用いた地球マントル対流と表層運動のダイナミクスの解明

使用数值模拟阐明地幔对流和表面运动的动力学

• 批准号: 00J01228
• 负责人: 吉田 晶樹
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J01228/
• 关键词: プレート運動; マントル対流; リソスフェア; 相転移; プルーム; ジオイド; 粘性率; 沈み込み帯

1.プレート運動を伴うマントル対流パターンの三次元モデルプレート運動をマントル対流計算で自発的に再現するため,マントル物質の粘性率を"応力の履歴"に依存させた.三次元箱型モデルを用いた計算を行った結果,マントル深部からの能動的な上昇プルームによって高粘性率のプレートが"破壊"されることにより,プレート運動の振る舞いを示す安定なマントル対流パターンが実現することが分かった.また,リソスフェアが上昇プルームにより三方向に裂けやすいことは,過去の地球における大陸分裂の開始の様子と調和的である.研究成果は地球惑星関連学会等で公表した.また,"Geophysical Research Letters"誌に投稿中である.2.マントル相転移がマントル対流に及ぼす影響マントルの相転移がプレート運動を伴うマントル対流に与える影響について調べた.その結果,上部マントル中の上昇プルームは,(1)マントル深部からのプルームが660km相境界面を突破したプルーム,(2)沈み込むスラブによる補償流によって,下部マントル最上部から660km相境界面を突破したプルーム,(3)リッド下の二次的下降プルームに起因する上部マントル内の小規模な対流セルの発達に伴って660km相境界面から上昇するプルーム,の三タイプに分類されることが分かった.研究成果は地球惑星関連学会等で公表した.3.プレート運動がジオイドパターンに及ぼす影響プレート運動に起因するマントル内の粘性率の水平不均質がジオイドパターンに及ぼす影響について調べた.プレート運動の対流パターンにおけるジオイドと,水平粘性不均質を除去するためにマントル内の粘性率を水平方向に調和平均し,再計算した流れ場におけるジオイドとを比較した.その結果,本来粘性率が高く速度が小さい沈み込んだプレートが,粘性率が低く速度が大きくなるため,沈み込み帯付近で長波長ジオイドの振幅を大きく下降させることが分かった.研究成果は"Earth, Planets and Space"誌に投稿準備中である.

1. The viscosity of the substance depends on the motion of the substance. The calculation results of three-dimensional box model show that the deep part of the active part rises and the high viscosity part of the active part rises. The Earth's past, the beginning of the division of continents, and the beginning of reconciliation. The research results are listed in the public table of the Earth's Interplanetary Association. "Geophysical Research Letters" journal contribution in As a result, the upper part of the column rises and falls,(1) the deep part of the column rises and falls and falls (3) The secondary descent of the lower part of the upper part of the lower part of the lower part The results of this research are presented in the paper by the Earth Satellite Association and others. 3. The mechanism of the motion and the influence of the viscosity on the motion are discussed. The horizontal viscosity heterogeneity is removed and the viscosity ratio in the horizontal direction is averaged, and then the flow field is calculated. As a result, the intrinsic viscosity ratio is high, the velocity is small, the viscosity ratio is low, the velocity is large, the wavelength is short, the amplitude is large, and the viscosity ratio is low. The research results are in preparation for submission to the "Earth, Planets and Space" journal.

项目成果

M.Yoshida, M.Ogawa: "Plume heat flow within mantle convection with plate-scale flow"Proceedings of Joint Meeting of Earth and Planetary Science, 2002 Joint Meeting. I075-P001 (2002)

M.Yoshida，M.Okawa：“地幔对流内的羽流热流与板块尺度流”地球与行星科学联席会议论文集，2002 年联席会议。

S.Honda, M.Tagawa, M.Yoshida, Y.Iwase, M.Kido: "Numerical simulation of present plate motion using 3-D spherical shell model"Proceedings of the Seismological Society of Japan, 2002 Fall Meeting. A73 (2002)

S.Honda、M.Takawa、M.Yoshida、Y.Iwase、M.Kido：“使用 3-D 球壳模型对当前板块运动进行数值模拟”日本地震学会会议记录，2002 年秋季会议。