最新のアレイデータと波形インバージョン手法による最下部マントル構造推定とその起源

利用最新阵列数据和波形反演方法估算地幔下层结构及其起源

基本信息

批准号：
09J08970
负责人：
河合研志
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では「波形インバージョン」と呼ばれる新しい高解像度のデータ解析手法を用いてD"層内の詳細な地震波速度モデルを推定することに成功した。そして、それを最新の鉱物物理学に基づいて解釈をすることにより、核マントル境界(CMB)に新たな制約を加えた。まず、微細構造推定に適したモデルパラメータに対する偏微分係数の計算が必要である。そこで、1984年にTarantolaによって導出された理論の実装し、点(pixel)および球対称不均質(shell)に対して偏微分係数計算手法の開発を行った。それにより、実体波を用いた非弾性減衰(Q)を含んだ一般的な異方性媒質(独立な弾性定数は21個)に対する地球深部構造推定を現実的なものとした。さらに、局所的な構造推定のために必要な新しい震源観測点補正の方法の開発を行った。次に、理論的な感度の見積もりを行い、波線理論近似に基づく反射波を用いた解析の限界を示した。そして、実際に波形インバージョンによって中米下の3次元構造の推定を行った。また、大陸地殻物質の地球深部への沈み込みについての研究も行った。密度汎関数理論に基づく第一原理計算を行い高圧下における大陸地殻物質の密度および地震波速度を求めた。当初は大陸地殻物質をヒスイ輝石および石英の混合物であると近似して、ヒスイ輝石およびその高圧相であるCF相の安定性について議論してきたが、現実の大陸地殻物質についての議論を行うために、ホーランダイト、グロッシュラーガーネットの相安定性を調べ、さらにその上で弾性定数を調べた。さらた、沈み込む大陸地殻の量を流体力学的に見積もった。その結果現在の上部中部地殻相当の量がマントル深部に運び込まれていることがわかった。

在这项研究中，我们使用一种称为“波形反演”的新型高分辨率数据分析方法，成功地估算了D”层内的详细地震波速度模型。然后，我们基于最新的矿物物理学应用了该模型。通过这种解释，核幔边界（CMB）添加了新的约束。首先，需要计算适合估计精细结构的模型参数的偏微分系数。我们实施了 LA 导出的理论，并开发了一种计算像素和球对称不均匀性（壳）的偏微分系数的方法，从而利用体波开发了非弹性阻尼（Q）。此外，我们还对地球深层结构进行了估计。对于一般各向异性介质（21 个独立的弹性常数）来说，它是现实的，包括以下内容：此外，我们对局部结构估计所需的震源观测点进行了新的修正。接下来，我们开发了一种理论方法。我们利用基于波线理论近似的反射波估计了灵敏度并显示了分析的局限性。我们还通过波形反演估计了中美洲下方的三维结构。我们还进行了俯冲到地球深处的研究。第一原理。基于密度泛函理论的计算被用来确定高压混合物下大陆地壳物质的密度和地震波速度。我们通过近似讨论了硬玉及其高压相（CF 相）的稳定性，但为了讨论实际的大陆地壳材料，我们研究了锰铝榴石和钙铝榴石石榴石的相稳定性，此外，我们还研究了弹性常数。并从流体动力学角度估算了俯冲大陆地壳的量。结果，我们发现相当于当前中上地壳的量正在被输送到地幔深处。