最新のアレイデータと波形インバージョン手法による最下部マントル構造推定とその起源

利用最新阵列数据和波形反演方法估算地幔下层结构及其起源

• 批准号: 09J08970
• 负责人: 河合 研志
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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-09J08970/
• 关键词: 波形インバージョン; 第一原理計算; 地球内部構造; マントル; 大陸成長; ホットスポット; 核マントル境界; 温度; 熱流量; ポストペロブスカイト

本研究では「波形インバージョン」と呼ばれる新しい高解像度のデータ解析手法を用いてD"層内の詳細な地震波速度モデルを推定することに成功した。そして、それを最新の鉱物物理学に基づいて解釈をすることにより、核マントル境界(CMB)に新たな制約を加えた。まず、微細構造推定に適したモデルパラメータに対する偏微分係数の計算が必要である。そこで、1984年にTarantolaによって導出された理論の実装し、点(pixel)および球対称不均質(shell)に対して偏微分係数計算手法の開発を行った。それにより、実体波を用いた非弾性減衰(Q)を含んだ一般的な異方性媒質(独立な弾性定数は21個)に対する地球深部構造推定を現実的なものとした。さらに、局所的な構造推定のために必要な新しい震源観測点補正の方法の開発を行った。次に、理論的な感度の見積もりを行い、波線理論近似に基づく反射波を用いた解析の限界を示した。そして、実際に波形インバージョンによって中米下の3次元構造の推定を行った。また、大陸地殻物質の地球深部への沈み込みについての研究も行った。密度汎関数理論に基づく第一原理計算を行い高圧下における大陸地殻物質の密度および地震波速度を求めた。当初は大陸地殻物質をヒスイ輝石および石英の混合物であると近似して、ヒスイ輝石およびその高圧相であるCF相の安定性について議論してきたが、現実の大陸地殻物質についての議論を行うために、ホーランダイト、グロッシュラーガーネットの相安定性を調べ、さらにその上で弾性定数を調べた。さらた、沈み込む大陸地殻の量を流体力学的に見積もった。その結果現在の上部中部地殻相当の量がマントル深部に運び込まれていることがわかった。

This study で は "waveform イ ン バ ー ジ ョ ン" と shout ば れ る new し い high resolution の デ ー タ parsing technique を with い て D "layer in の な detailed seismic velocity モ デ ル を presumption す る こ と に successful し た. そ し て, そ れ を latest の 鉱 content of physics に base づ い て solution 釈 を す る こ と に よ り, nuclear マ ン ト ル boundary (CMB) に new た な restrict を plus え た. Youdaoplaceholder0 and the presumption of microstructure に is suitable for <s:1> たモデ パラメ パラメ タに タに タに が necessary である for the <s:1> calculation of the partial differential coefficient of する. そ こ で, 1984 に Tarantola に よ っ て export さ れ の た theory be し, point (pixel) お よ び ball said seaborne heterogeneity (shell) に し seaborne て partial differential coefficient method の open 発 を line っ た. そ れ に よ り, be body wave を with い た non 弾 damping (Q) contains を ん だ general な different side of medium (independent な 弾 sexual destiny は 21) に す seaborne る earth deep tectonic presumption を presently be な も の と し た. Youdaoplaceholder0, the な structure of the bureau and station, the presumption of <s:1> ために, the necessity of な, the new <s:1> seismic source 観, the correction of 観 measurement points, the method of <e:1>, the development of を, and the った. に, and the theory of な sensitivity の see product も り を い, wave line theoretical base of approximate に づ く reflection wave を with い た parsing の limit を shown し た. The そ そ て, the real-world に waveform, the <s:1> バ バ, the ジョ, the ジョ, the ジョ, the によって three-dimensional structure under the meter in the によって によって によって is presumed to be を row った. Youdaoplaceholder0, materials of the continental crust, deep earth へ, shen み込みに, て, て, research また, った. The density pan-related number theory に basis づく first-principles calculation を row <s:1> high pressure における continental crust material <s:1> density および seismic wave velocity を calculation めた. Original は continental crust material を ヒ ス イ pyroxene お よ び quartz の mixture で あ る と approximate し て, ヒ ス イ pyroxene お よ び そ の high 圧 phase で あ る の CF phase stability に つ い て comment し て き た が, now be の continental crust material に つ い て の comment line を う た め に, ホ ー ラ ン ダ イ ト, グ ロ ッ シ ュ ラ ー ガ ー ネ ッ ト の with qualitative を べ, Youdaoplaceholder0 さらにそ で elastic fixed を べた. Youdaoplaceholder0, shen み込む, the <s:1> volume を of the continental crust in fluid mechanics に see volume さらた った. The そ そ result shows that the crust in the upper and middle part of the <s:1> now has a considerable amount of が, が, ト, ト, に, び込まれて, び込まれて, る, とがわ, った, った and った.

项目成果

Temperature profile in the lowermost mantle from seismological and mineral physics joint modeling

• DOI: 10.1073/pnas.0905920106
• 发表时间: 2009-12-29
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Kawai, Kenji;Tsuchiya, Taku
• 通讯作者: Tsuchiya, Taku

The vertical flow in the lowermlost mantle beneath the Pacific from inversion of seismi c waveforms for anisotropic structure

各向异性结构地震波形反演太平洋下地幔垂直流

• 发表时间: 2010
• 期刊: Earth Planet.Sci.Lett.
• 作者: Kawai. K.;R.J.Geller
• 通讯作者: R.J.Geller

太平洋下最下部マントルにおける上昇流の地震学的証拠

太平洋最下部地幔上流的地震证据

• 发表时间: 2010
• 作者: 河合研志;ゲラー・ロバート
• 通讯作者: ゲラー・ロバート

Shear wave velocity structure in the lowermost mantle beneath Central Asia

中亚下方地幔下层的剪切波速度结构

• 发表时间: 2009
• 作者: 小西健介;河合研志;ゲラー・ロバート;冨士延章
• 通讯作者: 冨士延章

Ab initio investigation of high‐pressure phase relation and elasticity in the NaAlSi2O6 system

• DOI: 10.1029/2010gl044310
• 发表时间: 2010-09
• 期刊: Geophysical Research Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: K. Kawai;T. Tsuchiya