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米国の研究者 地球の奥深くで発生する地震の謎を解明

© Flickr / mikael altemark地震計(アーカイブ)
地震計(アーカイブ) - Sputnik 日本, 1920, 03.05.2021
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地表から400〜700キロメートルの深さで発生する地震(マグニチュードが最大で8.3)の謎が、米国の研究者らによって明らかになった。この研究結果は、固体の力学と物理学に関する学術誌「Journal of the Mechanics and Physics of Solids」に掲載され、科学系ニュースサイト「Phys.org」にその概要が紹介されている。

この地震は1929年に初めて記録された。これは深発地震と関連しており、地球のマントルの奥深くで発生している。

月に約210回の地震 日本で再び大きな地震は発生するのか? - Sputnik 日本, 1920, 14.04.2021
月に約210回の地震 日本で再び大きな地震は発生するのか?
研究者らは、この地震が高い圧力によってエネルギーの爆発が起こり、それが波となって伝わっていると考えていたが、この圧力の高い地点と深発地震によって発生する横揺れの間に関連性を見いだすことができなかった。

そこで研究者らは、地表から400〜700キロメートルの深さで高い圧力がかかると、カンラン石がスピネルと呼ばれる密度の高い鉱石に相転移する点に着目した。この相転移の際にはカンラン石の体積が減少し、石の縁が伸びてパンケーキのような形に変化する。また、その際に横ゆれが発生することがある。これまでは、カンラン石は対称性を保ったまま変形しながら膨張すると仮定されていたため、横方向の地震波は発生しないと考えられていた。しかし、この対称性が崩れることが明らかになった。

研究者らは、カンラン石の相転移におけるエネルギーは、ネーターの定理に基づいていることに気がついた。カンラン石の形が変化する部分では、相転移の伝播領域が大きくなるために必要なエネルギーは最小限に抑えられる。そして、カンラン石の体積が圧力により変化する際、雪崩のような不安定性が発生する。すると、追加のエネルギーは必要とされずに体積は変化していく。研究者らは今回、この地震の伝播を促すのは体積変化に作用する圧力によるものであることを突き止め、深発地震のメカニズムを明らかにすることができた

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