背弧下のプリュームの構造・ダイナミクスと背弧拡大のメカニズムの関連性

弧后羽流结构与动力学关系及弧后扩展机理

• 批准号: 12740264
• 负责人: 吉岡 祥一
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12740264/
• 关键词: プリューム; 背弧; 地震波速度; 660km不連続面; パイロライト組成; 流線; 温度; 相転移; 遺伝的アルゴリズム; 物性パラメター; 高温高圧実験; 背弧下の温度分布

背弧下の上部マントルを数百mごとの格子点に分割し、各格子点での深さからその点での圧力と温度分布を計算した。得られた背弧下での温度分布と、パイロライト組成に対する温度-圧力ダイヤグラムを用いて、すべての格子点での温度・圧力に対する密度、ヤング率、剛性率などの各種物性パラメターの値を計算し、背弧下の上部マントル内での物性パラメターの空間分布を求めた。その結果、背弧下の上昇するプリューム内の高温領域では、これらの物性値の値が小さくなることが見出された。また、相転移境界がプリュームの流れに及ぼす影響を定量的に評価し、相転移境界がある場合には、ない場合に比べて、660km直下でプリュームが妨げられ、横長の塊状になる形状を示すこと、プリューム域を除いては温度分布のパターンは両者で似ているが、相転移がある場合は、ない場合に比べてその時間的進行が遅れること、などが明らかになった。さらに、パイロライト組成を仮定し、背弧下の上部マントル内でP波・S波速度分布、及び地震波速度異常の空間分布を求め、P波、S波とも地震波速度分布と温度分布との対応がよく、低速度域は高温域に、高速度域は低温域に対応していること、P波よりもS波速度異常の方が値が大きいこと、などがわかった。また、背弧拡大モデルに対する流線から背弧下の上部マントル内での流れの速度分布の計算を行い、浅部ではプリューム域から離れるに従って速度ベクトルの向きが鉛直方向から水平方向に向いてくること、相転移境界がない場合でも、660km付近で反流が生じる可能性があることを示した。また、背弧におけるリソスフェア下部に働く剪断応力を計算し、現在の九州の南東向きのGPSデータを説明するためには、10〜20MPa程度の断応力が必要である可能性を示した。

将后弧下方的上地幔每隔数百米划分为一个网格点，并根据每个网格点的深度计算每个点的压力和温度分布。利用获得的后弧下的温度分布和硫铁矿成分的温度-压力图，计算出所有网格点处的温度和压力的密度、杨氏模量和刚性模量等各种物理参数的值。弧后下方上地幔物理参数的空间分布。结果发现，这些物理特性的值在弧后上升羽流内的高温区域变得更小。此外，我们定量评估了相变边界对羽流的影响，结果表明，当存在相变边界时，羽流在660 km以下受到阻碍，形状变成横向长块状。尽管除了羽流区域外，两个区域的温度分布模式相似，但很明显，当有相变时，时间进程比没有相变时延迟。此外，假设为黄铁矿成分，我们确定了弧后上地幔的P波和S波速度分布以及地震速度异常的空间分布，并找到了P波和S波速度分布与温度分布之间的对应关系。发现低速区对应高温区，高速区对应低温区，且S波速度异常值大于。 P波速度异常。另外，我们根据弧后扩张模型的流线计算了弧后上地幔流动的速度分布，发现在浅层区域，随着移动，速度矢量的方向从垂直变为水平。事实上，研究表明，即使没有相变边界，逆流也可能在 660 km 左右发生。我们还计算了作用在弧后岩石圈下部的剪应力，结果表明，可能需要约10至20 MPa的剪应力才能解释目前九州东南向的GPS数据。

项目成果

S.Yoshioka and Y.Ito: "Lateral vaviations of effective elastic thickness of the subducting Philippine Sec plate along the Nankai trough"Earth Planets Space. 53(in press). (2001)

S.Yoshioka 和 Y.Ito：“沿南海海槽俯冲菲律宾第二板块的有效弹性厚度的横向变化”地球行星空间。

T.Murakami and S.Yoshioka: "The relationship between the physical properties of the assumed pyrolite composition and depth distributions of seismic velocities in the upper mantle"Physics of the Earth and Planetary Interiors. (in press). (2001)

T.Murakami 和 S.Yoshioka：“假定的叶熔岩成分的物理性质与上地幔地震速度的深度分布之间的关系”地球和行星内部物理学。