電離層数値モデルと陸上・海底磁場データを組込んだマントル遷移層描像手法の新展開

电离层数值模型与陆地/海底磁场数据相结合的地幔过渡层成像方法新进展

基本信息

批准号：
20K04125
负责人：
小山崇夫
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、電離層起因の変動Sq場を磁場励起源（＝入力）とした電磁誘導法により、深さ400-650 ㎞マントル遷移層を主なターゲットとして地下深部の電気伝導度分布の推定を行い、地球マントルの構造およびそのダイナミクスについての情報を抽出することを目的としている。ここで電離層起因の入力項は、「大気圏ー磁気圏結合モデル（GAIA）」と呼ばれる全地球大気のシミュレーションモデルを基におこなう。R4年度は、前年度までに作成した各時間における全地表面での磁場モデル時系列データを周波数領域に変換し、3次元地球での周波数領域電磁誘導計算コードにソースとして入力して、地下電気伝導度構造による磁場応答を計算した。その出力結果を時系列に戻したものと、実際に世界中の定常磁場観測点での磁場時系列データを比較することで、尤もらしいマントル電気伝導度構造を推定した。具体的には、海洋と陸域の電気伝導度不均質のある表層とその下は1次元球殻成層モデルを仮定し、GAIAをソースとした電磁誘導方程式を複数のモデルに対して解くことで、世界中の71磁場観測点について各観測点に対して最も磁場データをよく説明する成層電気伝導度モデルをそれぞれ探索した。その結果、ヨーロッパでは、上部マントルで電気伝導度が0.1 S/mを超える高電気伝導のモデルが、北西太平洋では、0.01 S/m以下の低電気伝導モデルが有力であることがわかった。この違いは、沈み込むスラブによって輸送される水の量の差異であり、その差異の原因はスラブの温度の違いを反映していると考えられる。年齢の浅い比較的温かいプレートは水を深部まで運ぶことができず上部マントル中で脱水してしまうのに対し、古い冷たいプレートは深部まで運ぶことができたため、先述の上部マントル含水量の差異がみられたと考えられる。

这项研究旨在使用电磁诱导方法使用电磁磁层引起的可变SQ场作为电离层激发（=输入）引起的可变SQ场，并提取有关地球的结构和其动力学结构的信息。在这里，由电离层引起的输入项基于称为“大气 - 磁层耦合模型（GAIA）”的全球大气模型。在FY4中，从上一年创建的每个表面上的磁场模型的时间序列数据都转换为频域，并将其作为源输入到频域电磁电磁诱导计算3D地球的频率域，以计算由于地下电导率结构而导致的磁场响应。输出结果返回到时间序列，其中磁场时间序列数据实际上是在世界各地的稳态磁场观测点上，并且估计了最合理的地幔电导率结构。具体而言，我们假设在海洋和陆地区域内具有不均匀电导率的表面层的一维球形壳分层模型，并且通过使用GAIA求解多个模型的电磁诱导方程，我们搜索了分层电导率模型，这些电导率模型可为71个磁场观测点的磁场数据提供最佳的磁场模型。结果表明，在欧洲，在上地幔中电导率超过0.1 s/m的模型可能是高电导率模型，其电导率大于0.1 s/m，而在西北太平洋地区，电导率的电导率小于0.01 s/m的模型可能会强大。这种差异是俯冲板传输的水量的差异，据信这种差异的原因反映了平板温度的差异。虽然相对温暖的年龄的板无法将水深深地浸入上地幔中，但旧的冷板可以将其携带到深处，这被认为显示出上面提到的上地幔含水量的差异。