太陽系の岩石惑星の中でも,地球は,海と陸,活発な地震・火山活動,プレート運動と大陸移動,地球磁場を有し,生命を宿す「にぎやかな惑星」である.なぜ兄弟惑星である火星や金星と異なりこれほど活発で多様性に富むのか,その仕組み・鍵の一つは水にあると考えている.物質科学系研究部門・岩森研究室では,これらのユニークな地球の営み(=地球ダイナミクス)について,特に水と固体地球の相互作用に注目しながら,温泉や火山の調査,室内分析,データ統計解析,数値シミュレーションなど,さまざまなフィールドや手法を組み合わせて研究している.本年度は下記を実施した。
- 島弧火山岩および地下水組成解析(地球化学解析および統計解析)に基づき,沈み込んだプレートから物質が供給され,マグマや深部流体が地表に達するまでのプロセスを,日本列島全域で実施した。その結果、能登半島の直下には、沈み込んだ太平洋プレートからの脱水流体が直接的に供給され、2020年以来、3年以上も続く群発地震や地殻変動・隆起をもたらしている可能性があることが分かった。
- 地球表層を覆うリソスフェアが,地球内部のアセノスフェアと熱的・物質的にどのように相互作用するかは,プレート運動や地球内部物質循環,および地球の熱的進化を規定する重要なプロセスである.マントル対流のシミュレーション、特に2次元直交座標系と、3次元球殻の一部を切り出した座標系でのシミュレーションを比較し、海洋プレートの熱流量と水深がどのようなメカニズムで決まるかを探索した。特に、海洋プレート直下の小規模対流と、深部からの上昇プルームの影響を比較・議論した。
- 地殻-上部マントルでの地殻流体(水溶液、超臨界流体,マグマ)の存在量や分布形態をとらえるため,観測される地震波速度と電気伝導度を同時解析する手法を開発し、東北地方における観測データに応用した。その結果、玄武岩質マグマ、安山岩質マグマ、水溶液流体が識別・定量され、地震、火山、地殻流体の関係性が議論された。