Quantitative understanding of the effects of supercontinental cycles on sea-level changes on scales ranging from hundreds of millions to tens of millions of years

定量理解数亿至数千万年尺度的超大陆循环对海平面变化的影响

• 批准号: 22K03787
• 负责人: 吉田 晶樹
• 金额: $ 2.66万
• 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-22K03787/
• 关键词: 超大陸サイクル; 海水準変動; マントル対流; 大陸移動; プレート運動; 水深; 数値シミュレーション; 理論解析

過去の地球の海水準変動の最も長い周期、つまり、第一次海水準変動の周期は、地球史における超大陸の形成と分裂の繰り返し（超大陸サイクル）の周期である約5～7億年の半分かそれよりも短い2～3億年と考えられている。超大陸の形成のシナリオには、超大陸が分裂して形成された内海が縮小する「内転」パターン（いわゆるウィルソンサイクル）と、超大陸を取り囲んでいた外海が縮小する「外転」パターンが提案されている。またそれらのエンドメンバーモデルに加え、内海と外海がそれぞれ部分的に縮小して超大陸が形成される「混合」パターンも考えられる。約3億年前に形成された超大陸パンゲアは内転パターン、原生代中期から初期に形成された超大陸ロディニアは外転パターンで形成されたという説がある。一方、古地磁気学的研究や地質学的研究、また、マントル対流の数値シミュレーション研究からは、未来の地球上に形成される「次の超大陸」は外転パターンか、むしろ混合パターンで形成されることが予測されている。そこで今年度は、そのような異なる超大陸サイクルのパターンを考慮したマントル対流の比較的簡単な概念的モデルを構築し、超大陸サイクルが第一次海水準変動曲線に与える影響を調べた。海水準変動の周期や振幅を制御するいくつかの自由パラメータのもとで、設定した海洋プレートの年代に対応する水深から海水準変動の時間変化を解析した結果、層序学・堆積学的証拠から推定される過去（顕生代）の地球の海水準の長期変動を復元するためには、外海と内海における古い年代の海洋底が一定の深さに漸近して（平坦化：フラットニング）、水深が浅くなる効果が重要であることがわかった。さらに、プレートの沈み込みに伴う海水の体積の絶対量の変化は、超大陸パンゲアが分裂した約2億年前以降の海水準変動曲線を説明するために重要であることも示唆された。

Past の の sea level - earth moving の most も い cycle long, the つ ま り, sea level - for the first time period of の は, and history of the earth に お け る supercontinent の form と split の Qiao り return し (supercontinent サ イ ク ル) の cycle で あ る about 5 ~ 700 million の half か そ れ よ り も と short い 2 ~ 300 million exam え ら れ て い る. Supercontinent の form の シ ナ リ オ に は, supercontinent が split し て form さ れ た narrow inland sea が す る "planning" パ タ ー ン (い わ ゆ る ウ ィ ル ソ ン サ イ ク ル) と, supercontinent を take り 囲 ん で い た offshore が narrow す る "planning" パ タ ー ン が proposal さ れ て い る. ま た そ れ ら の エ ン ド メ ン バ ー モ デ ル と に え, inland sea coast が そ れ ぞ れ part に narrow し て supercontinent が form さ れ る "hybrid" パ タ ー ン も exam え ら れ る. に formed about 300 million years ago さ れ た supercontinent パ ン ゲ ア は planning within パ タ ー ン, middle proterozoic か ら に formed early さ れ た supercontinent ロ デ ィ ニ ア は outside planning パ タ ー ン で form さ れ た と い う said が あ る. Side, paleomagnetic 気 research や geology research, ま た, マ ン ト ル flow seaborne の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン research か ら は に formation, future の earth さ れ る "time の supercontinent" は outside planning パ タ ー ン か, む し ろ mixed パ タ ー ン で form さ れ る こ と が be さ れ て い る. そ こ で our は, そ の よ う な different な る supercontinent サ イ ク ル の パ タ ー ン を consider し た マ ン ト ル flow の comparison of seaborne Jane 単 な concept モ デ ル を constructing し, supercontinent サ イ ク ル が first sea level variations dynamic curve に and え る influence を adjustable べ た. Sea level - the period of の や amplitude を suppression す る い く つ か の free パ ラ メ ー タ の も と で, setting し た Marine プ レ ー ト の s に 応 seaborne す る depth か ら sea level variations dynamic analytical し の time variations change を た results, accumulated sequence learning, evidence 拠 か ら presumption さ れ る) (born 顕 generation past の earth の の long-term sea level variations dynamic を recovery す る た め に は, outside Sea と inland sea に お け る ancient の い s deep sea bottom が must の さ に asymptotic し て (flat: フ ラ ッ ト ニ ン グ), water depth が shallow く な る unseen fruit が important で あ る こ と が わ か っ た. さ ら に, プ レ ー ト の shen み 込 み に with う seawater の の unique quantity の seaborne volume variations は, supercontinent パ ン ゲ ア が split し た about 200 million years ago in dynamic curve を の sea level variations show す る た め に important で あ る こ と も in stopping さ れ た.

项目成果

How Mantle Convection Drives the Supercontinent Cycle: Mechanism, Driving Force, and Substantivity

地幔对流如何驱动超大陆循环：机制、驱动力和实质性

• DOI: 10.1016/b978-0-323-85733-8.00002-0
• 发表时间: 2023
• 期刊: Dynamics of Plate Tectonics and Mantle Convection
• 作者: K. Akutagawa;D. Ishikawa;and M. Hara;Yoshida Masaki;Yoshida Masaki
• 通讯作者: Yoshida Masaki

大陸移動の大研究

对大陆漂移的伟大研究

• 发表时间: 2023
• 作者: K. Akutagawa;D. Ishikawa;and M. Hara;Yoshida Masaki;Yoshida Masaki;Yoshida Masaki;吉田 晶樹
• 通讯作者: 吉田 晶樹

Stress State of the Stable Part of the Pacific Plate Predicted by a Numerical Model of Global Mantle Flow Coupled with Plate Motion

全球地幔流与板块运动耦合数值模型预测太平洋板块稳定部分的应力状态

• DOI: 10.2113/2023/6563534
• 发表时间: 2023
• 期刊: Lithosphere
• 影响因子: 2.4
• 作者: K. Akutagawa;D. Ishikawa;and M. Hara;Yoshida Masaki
• 通讯作者: Yoshida Masaki

New analyses of the stress ratio and stress regime in the Earth's lithosphere from numerical simulation models of global mantle convection

全球地幔对流数值模拟模型对地球岩石圈应力比和应力状态的新分析

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Akutagawa;D. Ishikawa;and M. Hara;Yoshida Masaki;Yoshida Masaki;Yoshida Masaki
• 通讯作者: Yoshida Masaki

大陸はどのように動くのか 過去と将来の大陸移動

过去和未来的大陆漂移如何？

• 发表时间: 2023
• 作者: K. Akutagawa;D. Ishikawa;and M. Hara;Yoshida Masaki;Yoshida Masaki;Yoshida Masaki;吉田 晶樹;吉田晶樹
• 通讯作者: 吉田晶樹