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KurileとIzu-Bonin地域における'660'km不連続面のトポグラフィー

ハオ, ガン GANG, HAO 九州大学

2021.03.24

概要

地震波速度モデルによれば、上部マントルで深さ 660km に地震波速度が急に速くなる。これは 660km不連続面と呼ばれ、その実態はマントルに起こる post-spinel 相転移の境界と考えられる。北西太平洋の Kuril と Izu-Bonin 海溝は収束型プレート境界であり、冷たいリソスフェアが熱いマントルの中に沈み込むため、水平方向に低温異常が存在する。post-spinel 相転移境界の Clapeyron 勾配が負であるため、これらの地域では不連続面の深さが深くなると示唆されている。

本研究は短周期(周期∼1s)の S-P 変換波をアレイ解析する。Kuril と Izu-Bonin 地域において、1985∼2020 年の間に起きた震源深さが 50∼650km の地震をアメリカ、ヨーロッパ、アラスカの広帯域と短周期アレイで記録した地震波形データを使い、660km 不連続面のトポグラフィーを調べた。 地震波トモグラフィー[Fukao and Obayashi,2013]によれば、Kuril 南部においてスラブは 660km不連続面の上に停滞する。本研究の観測結果によれば、最も深い地震の下で不連続面は約 675km まで下降している。相転移の Clapeyron 勾配が-2.0MPa/℃であると仮定すれば、スラブの近傍に-300℃程度の温度異常があることになる。

Kuril 北部については、トモグラフィーモデルは、スラブが 660km 不連続面を通過し下部マントルに貫入することと示唆している。本研究の観測結果は、最も深い地震の真下に幅が~150km 程度の不連続面の窪みがあることを示す。Post-spinel 相転移境界が 690km まで下降することが示唆される。同じく Clapeyron 勾配を-2.0MPa/℃と仮定すれば、スラブ中心付近で約-600℃の温度異常があることになる。

Izu-Bonin 地域についての観測結果は、北部と南部で、最も深い地震の下から海溝方向に100~200km 離れた地点で不連続面がそれぞれ∼685km と∼690km まで下降することを示す。ここでもClapeyron 勾配を-2.0MPa/℃と仮定すれば、北部ではスラブの下に約 500℃の、また南部ではスラブの周辺の領域に約 600℃の温度異常があることになる。

両地域とも、より浅い地震についての観測結果は、スラブから離れた(海溝方向に∼500km 程度)普通のマントルで、不連続面が 10∼20km 程度上昇することを示している。 以上の観測結果による不連続面の位置と形状を、沈み込みスラブの構造と温度異常とあわせて考えると、以下の結論を得る。Clapeyron 勾配を-2MPa/℃と仮定すれば、Kuril 地域における不連続面の形状とスラブによる温度異常の間に大きい矛盾がないが、Izu-Bonin 地域については不連続面形状とスラブの温度異常の間の関係を post-spinel 相転移の温度効果のみで説明するのは困難である。

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参考文献

Amaru, M. (2007). Global travel time tomography with 3-d reference models (Vol. 274).Utrecht University.

Barley, B., Hudson, J., & Douglas, A. (1982). S to p scattering at the 650 km discon- tinuity. Geophysical Journal International , 69 (1), 159–172.

BINA, C. (1991). Mantle discontinuities. Reviews of Geophysics Supplement , 29 , 783–793.

Bina, C. R., & Helffrich, G. (1994). Phase transition clapeyron slopes and transition zone seismic discontinuity topography. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 99 (B8), 15853–15860.

Bock, G., & Ha, J. (1984). Short-period sp conversion in the mantle at a depth near 700 km. Geophysical Journal International , 77 (2), 593–615.

Castle, J. C., & Creager, K. C. (1997). Seismic evidence against a mantle chemical discontinuity near 660 km depth beneath izu-bonin. Geophysical research letters, 24 (3), 241–244.

Castle, J. C., & Creager, K. C. (1998). Topography of the 660-km seismic disconti- nuity beneath izu-bonin: Implications for tectonic history and slab deformation. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 103 (B6), 12511–12527.

Collier, J. D., & Helffrich, G. R. (1997). Topography of the “410” and “660” km seismic discontinuities in the izu-bonin subduction zone. Geophysical research letters, 24 (12), 1535–1538.

Collier, J. D., Helffrich, G. R., & Wood, B. J. (2001). Seismic discontinuities and subduction zones. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 127 (1-4), 35– 49.

Crotwell, H. P., Owens, T. J., & Ritsema, J. (1999). The taup toolkit: Flexible seismic travel-time and ray-path utilities. Seismological Research Letters, 70 (2), 154–160. Dziewonski, A. M., & Anderson, D. L. (1981). Preliminary reference earth model.Physics of the earth and planetary interiors, 25 (4), 297–356.

Engdahl, E. R., van der Hilst, R., & Buland, R. (1998). Global teleseismic earthquake relocation with improved travel times and procedures for depth determination. Bulletin of the Seismological Society of America, 88 (3), 722–743.

Fei, Y., Van Orman, J., Li, J., Van Westrenen, W., Sanloup, C., Minarik, W., . . . Funakoshi, K.-i. (2004). Experimentally determined postspinel transformation boundary in mg2sio4 using mgo as an internal pressure standard and its geophys- ical implications. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 109 (B2).

Flanagan, M. P., & Shearer, P. M. (1998). Global mapping of topography on transition zone velocity discontinuities by stacking ss precursors. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 103 (B2), 2673–2692.

Fukao, Y., & Obayashi, M. (2013). Subducted slabs stagnant above, penetrating through, and trapped below the 660 km discontinuity. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 118 (11), 5920–5938.

Ghosh, S., Ohtani, E., Litasov, K. D., Suzuki, A., Dobson, D., & Funakoshi, K. (2013). Effect of water in depleted mantle on post-spinel transition and implication for 660 km seismic discontinuity. Earth and Planetary Science Letters, 371 , 103–111.

Gurrola, H., Minster, J., & Owens, T. (1994). The use of velocity spectrum for stacking receiver functions and imaging upper mantle discontinuities. Geophysical Journal International , 117 (2), 427–440.

Hayes, G. P., Wald, D. J., & Johnson, R. L. (2012). Slab1. 0: A three-dimensional model of global subduction zone geometries. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 117 (B1).

Helffrich, G. (2000). Topography of the transition zone seismic discontinuities. Reviews of Geophysics, 38 (1), 141–158.

Hirose, K. (2002). Phase transitions in pyrolitic mantle around 670-km depth: Impli- cations for upwelling of plumes from the lower mantle. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 107 (B4), ECV–3.

Houser, C. (2016). Global seismic data reveal little water in the mantle transition zone.

Earth and Planetary Science Letters, 448 , 94–101.

Houser, C., Masters, G., Shearer, P., & Laske, G. (2008). Shear and compressional velocity models of the mantle from cluster analysis of long-period waveforms. Geophysical Journal International , 174 (1), 195–212.

Houser, C., & Williams, Q. (2010). Reconciling pacific 410 and 660 km discontinuity topography, transition zone shear velocity patterns, and mantle phase transitions. Earth and Planetary Science Letters, 296 (3-4), 255–266.

Irifune, T., Nishiyama, N., Kuroda, K., Inoue, T., Isshiki, M., Utsumi, W., . . . others (1998). The postspinel phase boundary in mg2sio4 determined by in situ x-ray diffraction. Science, 279 (5357), 1698–1700.

Ito, E., & Takahashi, E. (1989). Postspinel transformations in the system mg2sio4- fe2sio4 and some geophysical implications. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 94 (B8), 10637–10646.

Julian, B. R., & Anderson, D. L. (1968). Travel times, apparent velocities and am- plitudes of body waves. Bulletin of the Seismological Society of America, 58 (1), 339–366.

Kanasewich, E., Hemmings, C., & Alpaslan, T. (1973). Nth-root stack nonlinear multichannel filter. Geophysics, 38 (2), 327–338.

Kaneshima, S. (2016). Seismic scatterers in the mid-lower mantle. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 257 , 105–114.

Kaneshima, S. (2019). Seismic scatterers in the lower mantle near subduction zones.Geophysical Journal International , 219 (Supplement 1), S2–S20.

Kaneshima, S., & Helffrich, G. (1998). Detection of lower mantle scatterers north-east of the marianna subduction zone using short-period array data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 103 (B3), 4825–4838.

Kaneshima, S., Kubo, T., & Yoshioka, S. (2012). Geophysical and mineralogical con-straints on the post-spinel transformation for the tonga slab. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 196 , 23–31.

Katsura, T., & Ito, E. (1989). The system mg2sio4-fe2sio4 at high pressures and temperatures: Precise determination of stabilities of olivine, modified spinel, and spinel. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 94 (B11), 15663–15670.

Katsura, T., Yamada, H., Nishikawa, O., Song, M., Kubo, A., Shinmei, T., . . . others (2004). Olivine-wadsleyite transition in the system (mg, fe) 2sio4. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 109 (B2).

Kennett, B., & Engdahl, E. (1991). Traveltimes for global earthquake location and phase identification. Geophysical Journal International , 105 (2), 429–465.

Kennett, B. L., Engdahl, E., & Buland, R. (1995). Constraints on seismic velocities in the earth from traveltimes. Geophysical Journal International , 122 (1), 108–124.

Krischer, L., Megies, T., Barsch, R., Beyreuther, M., Lecocq, T., Caudron, C., & Wassermann, J. (2015). Obspy: A bridge for seismology into the scientific python ecosystem. Computational Science & Discovery , 8 (1), 014003.

Kubo, T., Kaneshima, S., Torii, Y., & Yoshioka, S. (2009). Seismological and ex- perimental constraints on metastable phase transformations and rheology of the mariana slab. Earth and Planetary Science Letters, 287 (1-2), 12–23.

Lay, T., Williams, Q., & Garnero, E. J. (1998). The core–mantle boundary layer and deep earth dynamics. Nature, 392 (6675), 461–468.

Litasov, K., Ohtani, E., Sano, A., Suzuki, A., & Funakoshi, K. (2005b). In situ x-ray diffraction study of post-spinel transformation in a peridotite mantle: implication for the 660-km discontinuity. Earth and Planetary Science Letters, 238 (3-4), 311–328.

Litasov, K. D., Ohtani, E., Sano, A., Suzuki, A., & Funakoshi, K. (2005a). Wet subduction versus cold subduction. Geophysical Research Letters, 32 (13).

Lu, C., Grand, S. P., Lai, H., & Garnero, E. J. (2019). Tx2019slab: a new p and s tomography model incorporating subducting slabs. Journal of Geophysical Re- search: Solid Earth, 124 (11), 11549–11567.

Niu, F., & Kawakatsu, H. (1995). Direct evidence for the undulation of the 660- km discontinuity beneath tonga: Comparison of japan and california array data. Geophysical research letters, 22 (5), 531–534.

Niu, F., & Kawakatsu, H. (1997). Depth variation of the mid-mantle seismic disconti-nuity. Geophysical Research Letters, 24 (4), 429–432.

Niu, F., Levander, A., Ham, S., & Obayashi, M. (2005). Mapping the subducting pacific slab beneath southwest japan with hi-net receiver functions. Earth and Planetary Science Letters, 239 (1-2), 9–17.

Obayashi, M., Yoshimitsu, J., Nolet, G., Fukao, Y., Shiobara, H., Sugioka, H., . . . Gao,Y. (2013). Finite frequency whole mantle p wave tomography: Improvement of subducted slab images. Geophysical Research Letters, 40 (21), 5652–5657.

Okino, K., Ando, M., Kaneshima, S., & Hirahara, K. (1989). The horizontally lying slab. Geophysical Research Letters, 16 (9), 1059–1062.

Revenaugh, J., & Jordan, T. H. (1987). Observations of first-order mantle reverbera- tions. Bulletin of the Seismological Society of America, 77 (5), 1704–1717.

Revenaugh, J., & Jordan, T. H. (1989). A study of mantle layering beneath the western pacific. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 94 (B5), 5787–5813.

Richards, M. A., & Wicks Jr, C. W. (1990). Sp conversions from the transition zone beneath tonga and the nature of the 670 km discontinuity. Geophysical Journal International , 101 (1), 1–35.

Ringwood, A., & Major, A. (1966). High-pressure transformations in pyroxenes. Earth and Planetary Science Letters, 1 (5), 351–357.

Shearer, P. M. (1990). Seismic imaging of upper-mantle structure with new evidence for a 520-km discontinuity. Nature, 344 (6262), 121–126.

Shearer, P. M. (1991). Constraints on upper mantle discontinuities from observations of long-period reflected and converted phases. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 96 (B11), 18147–18182.

Shearer, P. M. (1993). Global mapping of upper mantle reflectors from long-period ss precursors. Geophysical Journal International , 115 (3), 878–904.

Shearer, P. M., & Flanagan, M. P. (1999). Seismic velocity and density jumps across the 410-and 660-kilometer discontinuities. Science, 285 (5433), 1545–1548.

Shearer, P. M., & Masters, T. G. (1992). Global mapping of topography on the 660-km discontinuity. Nature, 355 (6363), 791–796.

Shen, Y., Solomon, S. C., Bjarnason, I. T., & Wolfe, C. J. (1998). Seismic evidence for a lower-mantle origin of the iceland plume. Nature, 395 (6697), 62–65.

Simmons, N. A., Forte, A. M., & Grand, S. P. (2009). Joint seismic, geodynamic and mineral physical constraints on three-dimensional mantle heterogeneity: Implica- tions for the relative importance of thermal versus compositional heterogeneity. Geophysical Journal International , 177 (3), 1284–1304.

Wessel, P., & Smith, W. H. (1995). New version of the generic mapping tools. Eos, Transactions American Geophysical Union, 76 (33), 329–329.

Wicks, C. W., & Richards, M. A. (1993). A detailed map of the 660-kilometer discon- tinuity beneath the izu-bonin subduction zone. Science, 261 (5127), 1424–1427.

Wood, B. J. (1989). Mineralogical phase change at the 670-km discontinuity. Nature,341 (6240), 278–278.

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