プチスポット火山群を通した水循環・変質作用による海洋プレート改変の数値モデリング

由于小斑点火山群的水循环和蚀变引起的海洋板块变化的数值模拟

• 批准号: 22K03765
• 负责人: 川田 佳史
• 金额: $ 1万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03765/
• 关键词: 海底熱水循環; 太平洋プレート; 地殻熱流量; 数値計算法; 有限要素法; 有限差分法; 陽解法; プチスポット; 熱水変質作用; 地震発生帯; 沈み込み帯; 数値シミュレーション

太平洋プレートのような古いプレートが沈み込む直前には、プチスポットと呼ばれる海底火山が新たに顔を出すことがある。太平洋プレート上のプチスポット近傍では高い地殻熱流量が観測されており、海底を通した水循環が起こってると考えられている。本研究課題は、このプチスポット海底火山の中を流れる熱水循環が、海底地殻をどのように改変するかを調べる研究である。本研究により、例えば沈み込むプレートの温度構造がどのように変わるかを議論することができ、その結果として、沈み込み帯の巨大地震に温度構造が与える影響を見積もることができるようになる。プチスポットの中を流れる熱水循環を計算するための数値計算法についての検討を行った。本研究では実装が簡単な加速化陽解法を適用することを計画している。陽解法で重要な点は、許される時間ステップを知ることである。そこで、まず通常の流体についての加速化陽解法について、時間ステップが決まる仕組みを明らかにした。本研究では山体の変形に関連する要素である。次に、浸透流の熱対流計算を陽解法を用いて解くための手法を開発した。本研究が扱うのは山体の中の水循環であるから、計算メッシュは不規則にならざるを得ない。そこで、有限要素法を用いることが必須である。そこで加速化された陽解法の有限要素法への実装を行った。しかし陽解法を不規則メッシュの系にそのまま適用すると実は効率が悪いことがわかっている。一方このような系を差分化された式（計算機が扱う形式）のレベルで見ると、計算メッシュが均一で浸透率が不規則な場合に似ている。そこで、浸透率が不規則な場合の計算法を計算メッシュが不規則な場合に適用した。その結果、この方法が不規則メッシュの系を効率よく計算できることを確かめることができた。以上より、本研究課題が扱う予定の数値計算方法を実装することができた。

The Pacific Ocean is the most beautiful place in the world. The upper part of the Pacific Ocean is surrounded by high crustal heat flux, and the bottom of the ocean is connected to the water circulation. This research topic is to study the circulation of hot water in the middle of submarine volcanoes and the change of submarine crust. This paper discusses the temperature structure of earthquake and its influence on earthquake. The calculation of hot water circulation in the middle of the flow is carried out by the numerical calculation method. This research is planned to implement a simple accelerated positive solution. The solution is important. In this case, the acceleration of the decomposition of the fluid is usually carried out, and the time is determined. This study focuses on the relationship between mountain shape and mountain shape. The method of calculating the heat flux of secondary and saturated flow is developed. This paper studies the water circulation in the mountain, and calculates the irregular water circulation.そこで、有限要素法を用いることが必须である。The implementation of finite element method for accelerated solution The solution is irregular and the system is applicable. A square is a differential equation (computer format), and the permeability is irregular. The calculation method of penetration rate is applicable to irregular cases. The result is irregular and the system is efficient. The above, this research topic is to determine the calculation method of the value of the implementation of the