グリーンランドを中心とした北極地域下における地殻・マントル構造の包括的高精度推定

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研究初年度である22年度は、北極域全域下のマントル構造を詳細に調べるための手法開発を行った。本課題代表者らはこれまで、グローバルトモグラフィー法の枠組みで、特定地域下の地下構造のみを高分解能で推定できるトモグラフィー手法の開発を行ってきた（＝グローバルマルチスケールトモグラフィー法）。しかし、通常の計算機性能では、グリッドを細かく置ける領域は、水平方向に地球中心角距離で30°×30°ほどの領域に制限されてしまい、北極域全域のような広い領域をカバーすることは難しかった。そこで本課題代表者らは、対象地域を複数の小領域に分け、それぞれの小領域についてトモグラフィーを実施した後、各グリッドの周囲を通過する波線数を重みとした加重平均を取ることで、大領域下の高分解能な地下構造モデルを得る手法を開発した。各小領域では、グリッド配置の方向依存性や、波線の到来方向の偏り等によって、得られる地下構造モデルにもゆがみが生じる可能性があるが、本手法では、グリッド配置を変えた複数の小領域を重ね合わせることで、このようなゆがみを最小限に抑えることができる。この成果は23年6月に国際誌に投稿予定である。また、北極地域の火山活動や大陸分裂の成因として重要な役割を担ってきたと考えられるプレート沈み込みに関連して、沈み込んだスラブ下に存在するマントル上昇流（subslab hot mantle upwelling；SHMU）の働きをトモグラフィーによって調べた。東南アジア地域下を例とした研究では、沈み込むオーストラリアスラブの穴を通して、SHMUが島弧マグマと混合している可能性が見いだされた。このような地域では、通常の島弧火山よりも強大な噴火をもたらす火山が存在することが知られており、本課題代表者らの結果はその成因を初めて明らかにした（Toyokuni et al., 2022, JGR）。