マグマ化学組成のバリエーションの情報科学的解析によるマグマ進化プロセスの理解

通过信息科学分析岩浆化学成分的变化来了解岩浆演化过程

• 批准号: 19K04026
• 负责人: 上木 賢太
• 金额: $ 2.75万
• 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: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K04026/
• 关键词: マグマ化学組成; データ駆動; 火成活動; 物質循環; 機械学習; マグマ生成; データ解析; 数値モデル; 多変量解析; 情報科学的解析

機械学習及び統計数理に基づいた高度なデータ解析によってマグマの化学組成バリエーションを高次元空間で定量的および客観的に解析する方法を確立し、天然火山岩化学組成データおよび高圧実験に基づくマグマ化学組成データに適用して、地球内部でのマグマ進化プロセスやその時空推移を捉えることが本研究の目的である。その目的のために具体的テーマとして設定した課題1から3に基づき、2022年度の研究を遂行した。「課題1: 統計数理に基づいた天然マグマ化学組成バリエーションの特徴抽出手法の確立」に関しては、新規高精度化学分析や文献データ収集に基づいて火山岩化学組成データベースを構築するとともに、データベースを用いた数理解析を行い、天然マグマの組成バリエーションを理解するとともにマグマ進化プロセスを議論する研究を行った。構築したデータベースについては論文として公表した。「課題2: 統計数理に基づいた実験マグマ化学組成バリエーション解析手法の確立」に関しては、2021年度から継続して、マグマ生成場の条件を推定する数理モデルの開発を行った。「課題3: マグマ生成プロセスの時空間推移解析」では、多数の変数から小数の重要な特徴を抽出する機械学習手法を適用して、グローバルな火山岩化学組成やプレート運動のデータセットから、地球内部でのマグマ生成やプレート運動を支配する重要な地球科学的特徴を抽出した。この結果を基に、プレート運動やマントル対流に駆動されるマグマ生成プロセスや地球内部ダイナミクスを議論し、論文として公表した。

通过基于机器学习和统计数学的高级数据分析，我们建立了一种定量、客观地分析高维空间中岩浆化学成分变化的方法。本研究的目的是应用这种方法来了解岩浆。地球内部的演化过程及其时空转变。为此，我们在2022年根据主题1至主题3进行了研究，并设定了具体主题。针对“主题1：建立基于统计数学的天然岩浆化学成分变化特征提取方法”，我们将基于新型高精度化学分析和文献数据收集，构建火山岩化学成分数据库，并进行研究了解天然岩浆的成分变化并讨论岩浆演化过程。构建的数据库以论文形式发表。关于“问题2：建立基于统计数学的实验岩浆化学成分变化分析方法”，我们从2021财年开始继续开发数学模型来估计岩浆生产场的条件。 “主题三：岩浆产生过程的时空转变分析”应用从大量变量中提取少量重要特征的机器学习方法，从全球火山岩化学成分和板块运动数据集中分析地球内部。控制该地区岩浆生成和板块运动的重要地球科学特征。基于这些结果，我们讨论了板块运动和地幔对流驱动下的岩浆生成过程和地球内部动力学，并发表了论文。

项目成果

Feature Selection of Magmatic Tectonic Settings Based on Sparse Multinomial Regression

基于稀疏多项回归的岩浆构造环境特征选择

• 发表时间: 2019
• 作者: UEKI KENTA;HINO HIDEITSU KUWATANI TATSU
• 通讯作者: HINO HIDEITSU KUWATANI TATSU

Subduction-zone parameters that control slab behavior at the 660-km discontinuity revealed by logistic regression analysis and model selection

通过逻辑回归分析和模型选择揭示控制 660 公里不连续面处板片行为的俯冲带参数

• DOI: 10.3389/feart.2022.1008058
• 发表时间: 2022
• 期刊: Frontiers in Earth Science
• 影响因子: 2.9
• 作者: Nakao Atsushi;Kuwatani Tatsu;Ueki Kenta;Yoshida Kenta;Yutani Taku;Hino Hideitsu;Akaho Shotaro
• 通讯作者: Akaho Shotaro

沈み込むプレートのスタグネーション/ペネトレーションと沈み込み帯パラメタを関係づける回帰分析とモデル選択

将俯冲带参数与俯冲板块停滞/渗透相关的回归分析和模型选择

• 发表时间: 2022
• 作者: 中尾篤史;桑谷立;上木賢太;吉田健太;油谷拓;日野英逸;赤穂昭太郎
• 通讯作者: 赤穂昭太郎

化学組成データベース構築に基づく鬼界カルデラの火成活動の理解

基于化学成分数据库的构建了解Kikii破火山口的火成活动

• 发表时间: 2022
• 作者: 上木賢太;原口悟;吉田健太;桑谷立;浜田盛久;Iona McIntosh;宮崎隆;羽生 毅
• 通讯作者: 羽生 毅

Bayesian modeling of the equation-of-state by integration of various data sets for liquid iron in Earth’s outer core

通过整合地球外核液态铁的各种数据集对状态方程进行贝叶斯建模

• 发表时间: 2021
• 作者: 松村太郎次郎;桑山靖弘;上木賢太;桑谷立;安藤康伸;永田賢二;伊藤伸一;長尾大道
• 通讯作者: 長尾大道