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。

本研究的目的是阐明多个海山俯冲时板块边界周围的变形结构和应力分布。研究目标是九州帕劳海岭俯冲的日向海域。我们将根据地震波数据分析来估计板块的内部结构和应力场，利用离散元方法进行数值计算的再现实验，并通过综合解释两者的结果来研究海山俯冲问题。第一年，通过分析地震波数据（折射调查），我们发现了许多在九州-帕劳海岭俯冲区域周围的上板块内垂直发育的低速带。这些从10-13公里深度的板块边界连续连接到海底，可以解释为海山俯冲造成的断裂带结构。这些断裂带被认为是流体穿过地壳的通道。地震波反射数据也证实低速带内的沉积层发生了向上凸出的变形。这些结果与日向滩地区海底大量泥火山的分布相一致，推测流体是从板块边界或地壳深处通过上层断裂带上升的茹。另一方面，在数值计算方面，我们开发了一种新的计算方法（岩石箱数值实验），该方法发展了以前使用的沙子（颗粒）的方法，并实现了颗粒之间的粘附力。利用该方法，我们进行了板块汇聚引起的增生棱柱形变实验，并成功再现了包含分支断层的复杂板块俯冲结构。我们在国内外学术会议上展示了这些成果，并向国际学术期刊提交了论文。