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私たちに甚大な被害をもたらす巨大地震や火山活動は地球表面のプレート運動によって起きています。そして、プレート運動の原動力は地球深部をしめるマントルやコアでおきている対流運動であることがわかってきました。しかし、その全貌はまだ未解明です。私たちは、地球の2/3をしめる海域での地球物理観測を重視した地球内部の構造と活動の調査や、マントル・コア活動のモデリングを通じて、地球の進化と変動に関わるメカニズムを明らかし、表層からマントル・コアにわたる地球全体の変動モデルの構築をめざします。
マントル対流の上昇部分であるマントルプルーム、巨大海台、プチスポットなどを対象に地下構造推定を行い、上昇流の起源、形状、温度・組成異常を明らかにします。また、西太平洋沈み込み帯を中心に、沈み込み帯深部構造を推定し、沈み込むプレートの行方やプレート沈み込みに伴う温度・組成異常を解明します。 さらに、新たなデータ解析手法に基づいた全地球規模のマントル・コア構造モデルを構築します。
地球物理観測によって決定されたマントル・コア構造と、数値シミュレーション・室内実験・磁場変動観測等と組み合わせることによって、マントルとコアそれぞれの活動とそれらの間の相互作用のメカニズムを解明し、地球システム全体の変動モデルの構築を目指しています。3次元球殻マントル対流のシミュレーションでは、大陸移動など地球の進化と変動に関わるさまざまな地球現象を計算機の中で再現し、その現象を支配するダイナミクスを解明します。また地球ダイナモのシミュレーションと液体金属を用いた対流の室内実験によって、地球中心部のコアの活動とそこで生成維持されている地球磁場の起源を明らかにするための研究を行なっています。
マントル・コアダイナミクスの研究のためには、地球化学や鉱物学など、地球内部物質科学の研究との連携が不可欠です。私たちは、地球化学的不均質の分布と地球物理学的構造とを統一的に説明するマントル・コアダイナミクスの解明を目指します。
私たちの研究に用いる主要な観測ツールは、海底における広帯域地震観測、水圧観測、電磁気観測、ベクトル津波観測、古地磁気学的サンプリングなど多岐にわたります。地球科学の進展には新たな観測手段を開発する不断の努力が必要です。今後も海底観測システムの開発を続けて、地球深部ダイナミクス研究だけでなく、地震・津波観測に新たな地平を開いていきたいと考えています。
地球深部ダイナミクス研究分野
分野長 末次 大輔