地震波解析と数値計算に基づく複数海山の沈み込みが作る変形構造・応力場の解明

基于地震波分析和数值计算阐明多个海山俯冲产生的变形结构和应力场

基本信息

批准号：
22K03789
负责人：
新井隆太
金额：
$ 2.66万
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：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03789/
关键词：
海山地震波速度異方性応力場個別要素法日向灘

项目摘要

本研究は複数の海山が沈み込む場合に生じるプレート境界周辺の変形構造と応力分布を解明することを目的としている。研究対象として、九州パラオ海嶺が沈み込む日向灘海域を扱う。地震波データ解析に基づくプレート内部構造と応力場の推定と、個別要素法を用いた数値計算による再現実験を実施し、両者の知見を統合的に解釈することで、海山沈み込み問題を検討する。初年度は、まず地震波（屈折法探査）データの解析から、九州パラオ海嶺が沈み込む領域の周辺において、上盤プレート内に鉛直方向に発達する低速度帯を多数発見した。これらは深さ10-13kmのプレート境界から海底面まで連続的につながっており、沈み込む海山によって生じる破砕帯構造と解釈できる。こうした破砕帯は流体が地殻中を移動する際の流路の役割を担っていると考えられる。地震波反射法のデータからは、低速度帯の内部で堆積層が上に凸に変形している様子も確認された。これらの結果は日向灘海域の海底面に多数の泥火山が分布していることと整合的であり、上盤内の破砕帯を通ってプレート境界もしくは地殻深部から流体が上昇してきていると推定される。一方、数値計算においては、従来から用いられてきた砂（粒子）を用いた手法を発展させ、粒子間の凝着力を実装した計算手法（岩箱数値実験）を新たに開発した。この手法を用いてプレート収束による付加体の変形実験を行い、分岐断層を含む複雑なプレート沈み込み構造の再現に成功した。これらの成果について国内外の学会で成果発表を行うとともに、国際学術誌へ論文を投稿した。

这项研究旨在阐明当多个封口消退时发生的板界周围的变形结构和应力分布。研究的主题是处理九州帕劳山脊消退的Hyuga Nada Sea地区。我们将通过基于地震波数据分析的板内部结构和应力场来估算板俯冲问题，并使用单个元素方法进行数值再现实验，并解释两者的发现。在第一年，我们首先分析了地震波（折射勘探）数据，并发现了许多低速区域，这些区域在Kyushu Palau Ridge俯冲的区域内垂直发展。这些是从板边界连续连接到10-13公里的深度与海床表面的连接，并且可以解释为俯冲缝隙引起的破裂区域结构。当流体穿过外壳时，这些断裂区被认为是流动路径的作用。地震反射的数据还证实，沉积层在低速区域内向上变形。这些结果与Hyuga Nada Sea区域海底表面上众多泥石火山的分布一致，据估计，流体从板块边界上升或通过上板上的裂缝区域较深的地壳上升。另一方面，在数值计算中，我们开发了一种新的计算方法（岩石盒数值实验），该方法通过开发一种新方法（岩石盒数值实验）来实现颗粒之间的粘附力。使用此技术，我们通过板收敛进行了加合物的变形实验，并成功地再现了包括分支故障的复杂板俯冲结构。这些结果在日本和国外的学术会议上提出，并向国际学术期刊提交了论文。