グリーンランドを中心とした北極地域下における地殻・マントル構造の包括的高精度推定

以格陵兰岛为中心的北极地区壳幔结构综合高精度估算

基本信息

批准号：
22K03749
负责人：
豊国源知
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

研究初年度である22年度は、北極域全域下のマントル構造を詳細に調べるための手法開発を行った。本課題代表者らはこれまで、グローバルトモグラフィー法の枠組みで、特定地域下の地下構造のみを高分解能で推定できるトモグラフィー手法の開発を行ってきた（＝グローバルマルチスケールトモグラフィー法）。しかし、通常の計算機性能では、グリッドを細かく置ける領域は、水平方向に地球中心角距離で30°×30°ほどの領域に制限されてしまい、北極域全域のような広い領域をカバーすることは難しかった。そこで本課題代表者らは、対象地域を複数の小領域に分け、それぞれの小領域についてトモグラフィーを実施した後、各グリッドの周囲を通過する波線数を重みとした加重平均を取ることで、大領域下の高分解能な地下構造モデルを得る手法を開発した。各小領域では、グリッド配置の方向依存性や、波線の到来方向の偏り等によって、得られる地下構造モデルにもゆがみが生じる可能性があるが、本手法では、グリッド配置を変えた複数の小領域を重ね合わせることで、このようなゆがみを最小限に抑えることができる。この成果は23年6月に国際誌に投稿予定である。また、北極地域の火山活動や大陸分裂の成因として重要な役割を担ってきたと考えられるプレート沈み込みに関連して、沈み込んだスラブ下に存在するマントル上昇流（subslab hot mantle upwelling；SHMU）の働きをトモグラフィーによって調べた。東南アジア地域下を例とした研究では、沈み込むオーストラリアスラブの穴を通して、SHMUが島弧マグマと混合している可能性が見いだされた。このような地域では、通常の島弧火山よりも強大な噴火をもたらす火山が存在することが知られており、本課題代表者らの結果はその成因を初めて明らかにした（Toyokuni et al., 2022, JGR）。

在2012年研究的第一年中，我们开发了一种方法来研究北极地区下方的地幔结构。该项目的代表以前已经开发了一种层析成像方法，该方法只能估算在特定区域下具有高分辨率的地下结构，该结构在全球层析成像方法的框架下具有高分辨率（=全球多规模断层扫描方法）。但是，在正常的计算机性能下，可以以更细的方式放置网格的区域仅限于中央齿轮角距离的水平30°x 30°，从而难以覆盖诸如整个北极区域之类的广泛区域。因此，该项目的代表通过将目标区域分为多个小区域，在每个小面积上进行层析成像，然后根据每个网格围绕每个网格的波浪线数量作为加权平均值来获得加权平均值，从而在大区域下开发了一种方法，可以在大区域下获得高分辨率的地下结构模型。在每个小区域中，由于网格排列的定向依赖性和波浪线等方向上的偏差等方向，可能会发生扭曲，但是在这种方法中，可以通过重叠的多个带有不同网格排列的小区域将这种变形最小化。该结果计划于2011年6月发布到国际杂志上。此外，断层扫描研究了俯冲板俯冲板下方存在的subslab热地幔上升流动（SHMU）的功能，据认为，这在北极地区的火山活动和大陆区域都起着重要作用。一项基于东南亚地区的研究发现，可以通过俯冲澳大利亚板的孔将SHMU与岛弧岩浆混合在一起的可能性。众所周知，与普通的岛弧火山相比，有一些火山可以爆发更强大的火山，而我们来自该主题的代表的结果是第一个澄清原因的火山（Toyokuni等人，2022年，JGR）。