Transient rheology of upper mantle inferred from the postseismic deformation of 2011 Tohoku-oki earthquake

从2011年东北大地震震后形变推断的上地幔瞬态流变学

• 批准号: 21F20016
• 负责人: 武藤 潤
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21F20016/
• 关键词: 余効変動; 遷移流動挙動; 流動則; 上部マントル; 上部地殻; 下部地殻; 余効変動; 遷移流動挙動; 流動則; 上部マントル; 上部地殻; 下部地殻

巨大地震後の余効変動は、固体地球、特に地殻深部の過渡的な変形を誘発する。 特に、上部マントルを構成するカンラン石の遷移流動特性は、余効変動における粘弾性緩和を支配する重要な特性である。そこで、今年度は、マルコフチェーンモンテカルロ法を用いて、これまで得られてきたカンラン石多結晶体の遷移流動挙動を推定した（Masuti and Barbot， 2021）。また、これまで遷移挙動が報告されていなかった地殻岩石に関しても、過去のデータからその検討を行った。上部地殻と下部の変形は、それぞれ石英と長石のレオロジー挙動に主に支配されており、それぞれの定常クリープ状態の力学特性はよく制約されており、実験的な得られた流動則パラメータが知られている。しかし、遷移クリープの基礎となる物理機構は十分に理解されておらず、対応する流動則パラメータも未知である。そこでは、本研究では、実験室での力学データを用いて、遷移クリープと定常クリープを一貫して捉える非線形応力依存性をもつバーガーズモデルを用いる。マルコフ連鎖モンテカルロ法(MCMC)を用いて、石英と長石に対する流動則パラメータを決定した。その結果、石英の遷移クリープの活性化エネルギーは70±20kJ/mol、応力指数は2.0±0.1であることがわかった。長石では、活性化エネルギーは280±30及び220±20kJ/mol、応力指数は1.0±0.2及び0.9±0.1であった。遷移クリープの応力指数と活性化エネルギーは、石英と長石ともに定常クリープのそれよりも小さかった。本研究で決定した遷移挙動の流動則は、大規模な大陸型地震後の変形における遷移挙動の寄与を定量的に評価するために用いることが可能である。

大地震发生后的后有效波动会诱导固体大地的短暂变形，尤其是深层地壳。特别是，构成上层套床的橄榄石椭圆的过渡流量特性是控制粘弹性弛豫在后效应变化中的重要特性。因此，今年，我们估计了使用马尔可夫链蒙特卡洛法（Masuti and Barbot，2021）到达目前获得的橄榄石多晶材料的过渡流动行为。此外，我们还根据过去的数据研究了没有以前过渡行为的地壳岩石。上地壳和下部的变形主要受石英和长石的流变行为的控制，每个稳态蠕变状态的机械性能受到良好的约束，并且已知实验性获得的流量定律参数。但是，尚不清楚过渡蠕变的物理机制，相应的流量参数尚不清楚。在这里，本研究使用具有非线性应力依赖性的汉堡模型，该模型使用实验室机械数据始终捕获过渡和稳态蠕变。使用马尔可夫链蒙特卡洛法（MCMC）确定石英和长石的流量法参数。结果表明，石英中过渡蠕变的活化能为70±20kJ/mol，应力指数为2.0±0.1。在长石中，激活能为280±30和220±20kJ/mol，应力指数为1.0±0.2和0.9±0.1。对于石英和长石的应力指数和过渡蠕变的活化能小于稳态蠕变。在这项研究中确定的过渡行为的流量定律可用于定量评估大陆大陆地震后变形中过渡行为的贡献。