データ駆動型アプローチによる海洋下部地殻および上部マントル変質速度の探索

使用数据驱动的方法探索海洋下地壳和上地幔蚀变率

基本信息

批准号：
18J01649
负责人：
大柳良介
金额：
$ 2.58万
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 JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまで，岩石―水反応のような不均一反応系は高度な非線形性をもつため，反応経路の解析には緻密な分析を必要としていた．そこで，研究代表者は昨年度に開発した水熱反応の反応速度解析アルゴリズムに着想を得て，本年度は機械学習的アプローチにより水熱反応の反応経路を自動的に選び出す手法を開発した．この手法は，反応経路の全組み合わせに対する逆解析を行い，Widely-applicable Bayesian Information Criterionと呼ばれるベイズ自由エネルギーの近似量を計算することで，反応経路を選び出すものである．さまざまなケースでのベンチマークテストを行った結果，数が少なくノイズが大きいようなデータからは正しい反応経路を選ぶことが難しい反面，数が多くノイズが少ないデータからはほとんどの場合で正しい反応経路を選ぶことができるとわかった．この手法を用いることで，解析が難しい非線形現象を簡単に解釈できることが期待される．これらの研究成果は，The European Physics Journalに受理され，掲載された．また，これらの研究と並行して岩石試料の地球化学的解析を行い，海洋底に露出しているマントル岩石の変質プロセスの解読を試みた．小笠原海溝から採取した蛇紋岩のいくつかは破砕されて角礫化されており，炭酸塩でセメントされている．地球化学的分析・解析から，炭酸塩はマントル岩石を循環する古海水から析出したことがわかった．更に，古海水は0.1-0.01m/sの速度で最大３０年循環していたことがわかった．一方で，推定された寿命は，大西洋における蛇紋岩熱水湧水系より遥かに短い（>30,000年）．これらの結果は，生命の餌となる可能性があるマントル由来の流体が間欠的に供給されている可能性を示唆している．これらの結果は，論文としてまとめ，現在査読中である．

到目前为止，诸如岩水反应等异质反应系统具有高水平的非线性，并且需要详细的分析以分析反应途径。因此，主要研究者的灵感来自于去年开发的水热反应的反应速率分析算法，今年他开发了一种使用机器学习方法自动选择水热反应的反应路径的方法。该方法通过对反应途径的所有组合进行反向分析来选择反应路径，并计算大约被称为广泛可用的贝叶斯信息标准的贝叶斯自由能。在进行各种情况下进行基准测试后，发现很难从数量较小且噪声较大的数据中选择正确的反应路径，但在大多数情况下，很难从具有大数量和较小噪声的数据中选择正确的反应路径。使用这种方法，预计难以分析的非线性现象很容易解释。这些发现被接受并发表在《欧洲物理杂志》上。此外，与这些研究并行，我们对岩石样品进行了地球化学分析，并试图破译暴露于海底的地幔岩石的变化过程。从Ogasawara沟渠中收集的一些蛇纹石已被压碎和角球，并用碳酸盐固定。地球化学分析和分析表明，从地幔岩石循环的古龙水沉淀出来的碳酸盐。此外，发现古萨水以0.1-01m/s的速度循环长达30年。另一方面，估计的寿命比大西洋蛇形热水弹簧系统（> 30，000年）短得多。这些结果表明，地幔衍生的液体可能会间歇性供应，这些液体可能是生命的食物。这些结果是作为论文编译的，目前正在同行评审。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Numerical prediction of effect of olivine content for proceeding of serpentinization

橄榄石含量对蛇纹石化作用影响的数值预测

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kazuki Yoshida;Atsushi Okamoto;Ryosuke Oyanagi;Noriyoshi Tsuchiya;Oman Drilling Project Phase 2 Science Party
通讯作者：
Oman Drilling Project Phase 2 Science Party

Exploration of nonlinear parallel heterogeneous reaction pathways through Bayesian variable selection