地震波速度の異方性解析およびマントル対流の数値計算による沈み込み帯のモデリング

通过地震波速度各向异性分析和地幔对流数值计算模拟俯冲带

• 批准号: 09J08038
• 负责人: 森重 学
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J08038/
• 关键词: マントル; 沈み込み帯; プレートジャンクション; 地震波速度異方性; 非線形レオロジー; 地震波異方性; 数値モデル

拡散クリープ、転位クリープというマントルの主要な変形メカニズムを考慮に入れた数値計算を東北地方の沈み込み帯に対して行い、得られたマントルの流れから地震波速度異方性を推定した。その結果、マントルウェッジ内で小規模な流れが生じているかどうかを議論するためには地震波速度異方性の鉛直成分に注目することが有効であることを示した。その結果をまとめたものを国際誌(Geochemistry,Geophysics,Geosystems)に投稿、受理された。東北から北海道にかけてのプレートジャンクションでの数値計算を三次元部分球殻形状で行った。海溝の形状、浅部でのプレートの沈み込み角度、そしてプレート速度は東北から北海道にかけての観測となるべく合うように与えた。球座標系でのプレートの沈み込みはMorishige et al.(2010)の方法で与え、数値計算上の特異点の影響の抑制にはMorishige and Honda(2011)の方法を用いた。計算の結果、大きく分けて以下の2点の成果が得られた。1つ目はプレートジャンクションでの沈み込みに伴う3次元的なマントルウェッジでの流れの存在を確認したことである。この流れから推定した地震波速度異方性は観測結果(Nakajima et al.,2006)と整合的であり、このことは数値計算で得られたようなマントルの流れが実際に東北から北海道にかけてのマントルウェッジで起きていることを示唆する。2つ目は東北から北海道にかけての沈み込んだプレートの形状を定性的に説明できたことである。これはスラブにかかる2種類のトルク(マントルの流れによって生じる圧力によるトルクとスラブの自重によるトルク)に注目すれば説明可能である。また東北と北海道の下でのプレートの沈み込み角度の差から、東北と北海道下のスラブの挙動の違い(北海道下ではスラブは下部マントルまで沈み込んでいる一方、東北の下ではスラブが遷移層で滞留している)まで説明できる可能性がある。

Company, scattered ク リ ー プ, planning ク リ ー プ と い う マ ン ト ル の main な - shaped メ カ ニ ズ ム を consider に into れ た the numerical computing を northeast local の shen み 込 み 帯 に し seaborne て い, have ら れ た マ ン ト ル の flow れ か ら seismic velocity variations presumption part を し た. そ の results, マ ン ト ル ウ ェ ッ ジ streams れ で small-scale な が raw じ て い る か ど う か を comment す る た め に は seismic velocity square difference の vertical component に attention す る こ と が have sharper で あ る こ と を shown し た. そ の results を ま と め た も の を international volunteers contribute (Geochemistry, Geophysics, Geosystems) に, accepts the さ れ た. Northeast か ら Hokkaido に か け て の プ レ ー ト ジ ャ ン ク シ ョ ン で の the numerical computing を part three dimensional spherical shell shape line で っ た. Shape, shallow trench の で の プ レ ー ト の shen み 込 み angles, そ し て プ レ ー ト speed は northeast か ら Hokkaido に か け て の 観 measuring と な る べ く close う よ う に and え た. Ball coordinate system で の プ レ ー ト の shen み 込 み は Morishige et al. (2010) で and え の method, the numerical calculation の influence の の specific points on the inhibition に は Morishige and Honda (2011) の way を with い た. Calculate the <s:1> result, and <s:1> 2 points less than けて く く points けて of the <s:1> result が to get られた. 1 つ は プ レ ー ト ジ ャ ン ク シ ョ ン で の shen み 込 み に with う 3rd dimensional な マ ン ト ル ウ ェ ッ ジ で の flow れ の exist を confirm し た こ と で あ る. Presumption こ れ の flow か ら し た seismic velocity square difference は 観 test results (Nakajima et al., 2006) と integrated で あ り, こ の こ と は the numerical computing で must ら れ た よ う な マ ン ト ル の flow れ が be interstate に northeast か ら Hokkaido に か け て の マ ン ト ル ウ ェ ッ ジ で up き て い る こ と を in stopping す る. 2 つ は northeast か ら Hokkaido に か け て の shen み 込 ん だ プ レ ー ト の shape を qualitative に illustrates で き た こ と で あ る. こ れ は ス ラ ブ に か か る 2 kinds の ト ル ク (マ ン ト ル の flow れ に よ っ て raw じ る pressure に よ る ト ル ク と ス ラ ブ の self-respect に よ る ト ル ク) に attention す れ ば instructions may で あ る. Under ま た と northeast of Hokkaido の で の プ レ ー ト の shen み 込 の み Angle difference か ら, northeast と Hokkaido under の ス ラ ブ の 挙 dynamic の violations い (Hokkaido で は ス ラ ブ は lower マ ン ト ル ま で shen み 込 ん で い る under one party, northeast の で は ス ラ ブ が で migration layer stranded し て い る) ま で illustrate で き る possibility が あ る.

项目成果

マントルウェッジ内小規模対流による格子選択配向

由于地幔楔内的小规模对流导致晶格选择性取向

• 发表时间: 2010
• 作者: 森重学;本多了
• 通讯作者: 本多了

Possibility of hot anomaly in the sub-slab mantle as an origin of low seismic velocity anomaly under the subducting Pacific plate

• DOI: 10.1016/j.pepi.2010.04.002
• 发表时间: 2010-11
• 期刊: Physics of the Earth and Planetary Interiors
• 影响因子: 2.3
• 作者: M. Morishige;S. Honda;Masaki Yoshida

Possibility of hotter sub-slab mantle and its implications

更热的底板地幔的可能性及其影响

• 发表时间: 2010
• 作者: 高橋努;佐藤春夫;他2名;Masaki Yoshida.;高橋努;Masaki Yoshida;高橋努;吉田晶樹;高橋努;吉田晶樹;高橋努;Manabu Morishige;Manabu Morishige
• 通讯作者: Manabu Morishige

Improvement of a semi-dynamical numerical model of a subduction zone in a 3D sphere and its applications

3D球体俯冲带半动力数值模型的改进及其应用

• 发表时间: 2011
• 作者: M.Morishige;S.Honda;P.J.Tackley
• 通讯作者: P.J.Tackley

Construction of semi-dynamic model of subduction zone with given plate kinematics in 3D sphere

3D球体中给定板块运动学的俯冲带半动力学模型的构建

• 发表时间: 2010
• 期刊: Earth, Planets and Space
• 作者: Morishige;M.;他2名
• 通讯作者: 他2名