[SIT22-P25] 地球ニュートリノモデリングに向けた詳細な位置情報付き日本列島基盤岩U-Th含有量データベース
キーワード：地球ニュートリノ、地球化学データ、島弧地殻、基盤岩
KamLANDは、岐阜県飛騨市神岡町に設置されている反ニュートリノ検出器である。KamLANDを用いて、地球内部のウラン及びトリウムのβ崩壊由来の反ニュートリノの観測が行われている。
ウランとトリウムは、放射性元素であり、地球深部での主要な熱源である。これらの含有量や分布を正確に知ることは、地球の進化や現在のダイナミクスを考える上で非常に重要である。地球ニュートリノ研究によって初めて、これらの量や分布の直接観測が可能となる。
そのために、KamLANDで得られる高精度のデータから地球深部の情報を取り出すための研究が行われてきた。KamLANDで観測される地球ニュートリノの測定値から地殻由来のニュートリノを差し引くことで、マントルなどの深部地球由来のニュートリノ量、そして地球深部のウランとトリウムの含有量を制約することが出来る。Takeuchi et al. (in prep)では、コンパイル及び新たに分析を行って得られた地球化学データと、地震波速度構造や地質学的情報を組み合わせて、日本列島島弧地殻内のウラントリウム含有量の三次元分布の推定を行った。さらにその結果を用いて、日本列島地殻由来の地球ニュートリノ流量の見積もりを行った。その研究の中で、地殻由来のニュートリノフラックスをさらに高精度でモデリングするためには、日本列島地殻内や岩体内部など様々な空間スケールでのウランとトリウムの空間分布や空間相関を知ることが重要であることが明らかになった。その目的のためには、位置情報付きの基盤岩組成データを構築することが重要となる。
本研究では、2017年のJPGU-AGUにて原口他によって報告された日本列島基盤岩組成データベース「DODAI」を用いて構築された、位置情報付きの日本列島地殻岩石のウラントリウム含有量データベースを提示する。DODAIデータベースでは、2017年末までに224論文5818サンプルの化学データをコンパイルされている。ThとUが揃っている岩石データは、データベースの総点数224論文5818試料のうち、1618試料となった。
本講演では、DODAIデータベースに含まれる様々な岩種について、ウラントリウム含有量を提示すると共に、それらの空間変化の検討を行う。
位置情報や地質情報などのメタデータが付与されている本データベースを用いることで、様々な岩体や岩石タイプの間、数十km規模やさらに大きい日本列島規模などの様々な空間スケールで、ウラントリウム含有量のばらつきや変化の程度を見積もることが出来る。この情報を用いることで、日本列島地殻由来のニュートリノ流量の確率密度分布を定量的に見積もることが可能となる。
さらに、本データベースは地殻由来ニュートリノフラックスの推定値の検証にも有用である。Takeuchi et al. (in prep)で示されているデータベースはウラントリウムおよびSiO2の含有量だけから構成されていたが、本研究で提示されたデータベースは多元素の含有量を含む。ウラントリウムに併せて、K2O含有量を用いることで、組成マップから地殻熱流量を推定することが可能となる。この地殻熱流量を観測値と比較することで、モデルの検証を行うことが可能となる。
ウランとトリウムは、放射性元素であり、地球深部での主要な熱源である。これらの含有量や分布を正確に知ることは、地球の進化や現在のダイナミクスを考える上で非常に重要である。地球ニュートリノ研究によって初めて、これらの量や分布の直接観測が可能となる。
そのために、KamLANDで得られる高精度のデータから地球深部の情報を取り出すための研究が行われてきた。KamLANDで観測される地球ニュートリノの測定値から地殻由来のニュートリノを差し引くことで、マントルなどの深部地球由来のニュートリノ量、そして地球深部のウランとトリウムの含有量を制約することが出来る。Takeuchi et al. (in prep)では、コンパイル及び新たに分析を行って得られた地球化学データと、地震波速度構造や地質学的情報を組み合わせて、日本列島島弧地殻内のウラントリウム含有量の三次元分布の推定を行った。さらにその結果を用いて、日本列島地殻由来の地球ニュートリノ流量の見積もりを行った。その研究の中で、地殻由来のニュートリノフラックスをさらに高精度でモデリングするためには、日本列島地殻内や岩体内部など様々な空間スケールでのウランとトリウムの空間分布や空間相関を知ることが重要であることが明らかになった。その目的のためには、位置情報付きの基盤岩組成データを構築することが重要となる。
本研究では、2017年のJPGU-AGUにて原口他によって報告された日本列島基盤岩組成データベース「DODAI」を用いて構築された、位置情報付きの日本列島地殻岩石のウラントリウム含有量データベースを提示する。DODAIデータベースでは、2017年末までに224論文5818サンプルの化学データをコンパイルされている。ThとUが揃っている岩石データは、データベースの総点数224論文5818試料のうち、1618試料となった。
本講演では、DODAIデータベースに含まれる様々な岩種について、ウラントリウム含有量を提示すると共に、それらの空間変化の検討を行う。
位置情報や地質情報などのメタデータが付与されている本データベースを用いることで、様々な岩体や岩石タイプの間、数十km規模やさらに大きい日本列島規模などの様々な空間スケールで、ウラントリウム含有量のばらつきや変化の程度を見積もることが出来る。この情報を用いることで、日本列島地殻由来のニュートリノ流量の確率密度分布を定量的に見積もることが可能となる。
さらに、本データベースは地殻由来ニュートリノフラックスの推定値の検証にも有用である。Takeuchi et al. (in prep)で示されているデータベースはウラントリウムおよびSiO2の含有量だけから構成されていたが、本研究で提示されたデータベースは多元素の含有量を含む。ウラントリウムに併せて、K2O含有量を用いることで、組成マップから地殻熱流量を推定することが可能となる。この地殻熱流量を観測値と比較することで、モデルの検証を行うことが可能となる。