分科一覧

地球惑星科学系(地球物理学分野)の分科一覧

地球惑星科学専攻パンフレット

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測地学及び地殻変動論分科

この分科では、重力計、傾斜計および伸縮計など連続観測データに基づく地殻変動と地球潮汐の研究、重力測定による地下構造の推定の研究、GPSやSARなどの宇宙測地技術を用いた精密測位の研究、人工衛星アルティメータ、重力データなどを用いた地球重力場とジオイドおよびその変動に関する研究、並びに、それらの研究に必要な観測計器および観測システムの開発などをおもな研究対象としている。この分科には、地球物理学教室と防災研究所地震予知センターが関与している。教室とセンターでは共通の研究対象をもっており、学生の指導は教室とセンターが協力してあたっている。

地震学及び地球内部物理学分科

地震学及び地球内部物理学の研究は、地球内部の破壊現象としての地震そのものの理解（地震の物理）、地球物理学的諸現象の発生の場である地球内部の構造・物性の理解（地球内部物理）、および、これらの総合として地震発生の予測をめざすものである。現在行われている研究には、地震波動・地震発生機構・地震活動・地殻構造および地球深部構造・テクトノフィジックス・地震予測などに関する、観測的、解析的、実験的、理論的、および数値計算によるシミュレーション的研究がある。これらの研究は、主として地球物理学教室および防災研究所で行われており、この分科において研究を行う院生は、いずれかを研究の本拠とすることとなる。

地殻物理学及び活構造論分科

プレート運動により生起する固体地球の諸現象、とくに地震災害に関係の深い地殻の諸現象を、地球物理学および地形・地質学的手法によって研究する。
島弧地殻や沈み込み帯の幅広い時間スケールの変形を対象として、断層調査や断層岩・変成岩の組織解析を行う。すべり速度や流体圧などの条件を変えた摩擦実験を行ない、断層のすべり特性を評価する。地下深部の高温高圧条件を再現した岩石変形実験を行ない、地殻・マントル物質の破壊強度や粘性などのレオロジー物性を明らかにする。これらの研究を通して地震発生帯の物理化学素過程を明らかにし、内陸地震や海溝型巨大地震の長期予測に貢献する。
大地震時の強震動の生成メカニズムを解明するため、震源断層から放出される地震波の生成機構、地殻や大規模堆積盆地を伝わる地震波伝播機構を、地震動データの解析や物理探査等に基づき分析する。強震動生成メカニズムを数値モデリングにより再現するとともに、社会にインパクトを与える極大地震動や長周期地震動の生成条件を解明する。これらの知見を統合し、内陸地震、海溝型巨大地震など、地震タイプに応じた適切な強震動予測を実現するための応用的研究を行う。
これらの研究は、主として地球物理学教室および防災研究所で行う。

火山物理学分科

固体地球物理学の研究対象として火山現象を取り上げ、火山の本性を解明するとともに、固体地球の性状を明らかにする。研究内容を大別すると、火山活動に伴うさまざまな地球物理学的変動(地震活動・地殻変動・地磁気の変化・地熱の変化など)をとらえて、火山活動の様相を解明する。この研究は、火山噴火予知の方法を探る基礎研究ともなる。次に、火山体の構造をさまざまな地球物理学的方法(地震動・重力・地磁気など)を用いて解明する。さらに、火山活動はマグマの生成・上昇・噴火のすべての過程をたどるものであって、その根源は上部マントルにあるので、火山現象を通じて上部マントルの性状を解明する問題も研究対象となる。なお、研究の場は、主として理学研究科附属地球熱学研究施設・火山研究センター(熊本県阿蘇郡南阿蘇村)と防災研究所附属火山活動研究センター(鹿児島県鹿児島市桜島横山町)とである。

地球熱学分科

この分科では地球内部熱源に起因するさまざまな現象の解明を目的として、観測的・実験的・理論的な研究を行う。そのための拠点として、世界的に火山・地熱活動の最も活発な地域の一つである中部九州地域に、理学研究科附属の地球熱学研究施設本部（大分県別府市）と地球熱学研究施設・火山研究センター（熊本県阿蘇郡南阿蘇村）が設置されており、地球熱学研究施設京都分室（京都市）との提携のもとに研究がすすめられている。研究内容に応じて、これらの施設およびそこに備えられている地震・地殻変動・電磁気・地熱などの観測設備や各種の分析機器を利用できるほか、両施設に蓄積されている研究資料を用いることができる。具体的な研究テーマとしては、地熱流体の流動・水文循環過程、火山・地熱活動の特性、火山地質とテクトニクス、岩石－熱水相互作用、地殻・マントルの熱過程、マントルの化学進化、マグマの発生メカニズムなどがある。こうした多様な研究テーマに対応するため、陸水物理学・火山物理学・地殻物理学・地球内部物理学・地質学・地球化学・実験岩石学など、多岐にわたる関連学問分野の協力のもとに学習と研究を行う。

環境地圏科学分科

この分科では、人間の主たる活動の場である地球表層（主に陸地部）の環境を対象とし、その実態の把握と変遷に関する地球科学的研究を行っています。わが国の様な変動帯では、高山から平野に至る間の様々な斜面で日常的に災害が発生しています。当分科では、主としてそうした地表変動のプロセスを研究しています。

陸水物理学科

本分科では地表付近における水循環と、それにともなう物質輸送や斜面崩壊など様々な変動プロセスを物理学、化学、地形学、水文学などの多様な手法を用いて研究しています。教育・研究は、理学研究科附属地球熱学研究施設(別府)と防災研究所地盤災害研究部門で行われています。

海洋物理学分科

本分科では、観測、理論、数値モデリングによる海洋現象の物理メカニズムの解明を通して、地球気候の形成と変動に対する海洋の役割の理解を目指しています。また、人工衛星や船舶・ブイによる観測データ解析、精密な数値モデルによる乱流解析、観測とモデルを融合させたデータ同化実験など先端的の研究手法により、海洋現象の新たな側面を明らかにしてゆきます。

大気科学分科

本分科では地表より約100 km までの地球大気を主な対象として、観測的、解析的、数値実験的および理論的研究を行っています。研究分野としては、大気の温度構造、運動、組成の物理的あるいは化学的理解を図る大気物理学・大気化学、気候の形成および変動のメカニズムを探る気候システム科学、大気災害や環境変化の科学的理解と予測の向上を目指す大気災害科学・大気環境科学、および、回転や成層のある流体の運動を理解する地球流体力学があります。

太陽惑星系電磁気学分科

本分科では、地球の中心から、海洋、大気圏、電離圏、磁気圏、惑星間空間、太陽系諸天体に至る広い領域で生起する多様な現象を、電磁気学やプラズマ物理学などを基礎として研究します。具体的には、太陽風の特性と磁気圏界面、衝撃波、磁気圏の構造とその変動、サブストームと磁気嵐、熱圏・電離圏大気の構造と波動、地球主磁場とその永年変化などの研究を、地上や深海底での電磁場観測、レーダーやGPS を用いたリモートセンシング、人工衛星によるプラズマ粒子や大気光の測定、大規模な数値計算、最新のデータ解析手法等を駆使して行います。

地球内部電磁気学分科

地球電磁気学は、地球規模での磁場分布の観測に始まり、地球磁場の成因論や永年変化の研究に発展するとともに、他方では、太陽惑星系電磁気学へと発展している。地球内部電磁気学の分野で、磁場変化の地球内部への電磁感応に基づく地球内部電気伝導度の研究が重要な部分を占めている。一方、観測機器の小型化、省電力化、デジタル化が進み、また高速な解析処理が可能となったことから、資源開発、地震や火山噴火の予知・予測への応用を目指して、地域的な電気伝導度異常の研究が盛んに行われるようになっている。
この分科では、主に、地球磁場と自然電位の時間変化、および電気伝導度異常の三つの分野に関する観測研究を行う。
磁場変化に関しては、地震や火山噴火など地殻活動に関連した応力磁場や熱磁気の観測的研究を行い、歪みや熱の消長の機構を研究する。
自然電位においては、活火山や活断層地域での自然電位の観測のみならず、電気・電磁探査による大地の電気的構造や、透水率、流動電位係数等を流動電位理論にあてはめ、地下水や熱水の流動を考察する。
電気伝導度異常に関しては、主としてマグネトテルリックスの手法を用いて、上部マントルから地殼内のテクトニクスに関連した構造の観測研究を行い、活断層の深部構造と内陸地震発生やマントルの深部構造と火山活動との関連性を調べる。
以上の諸研究は、防災研究所、理学研究科附属地球熱学研究施設(阿蘇)・地磁気世界資料解析センターにおいて行う。また、東京大学地震研究所等の全国共同利用研究施設を利用することもある。

地球テクトニクス分科

地球テクトニクスとは、グローバルな空間スケールと地球史的な時間スケールにおける、主に固体地球の変動現象を扱う学問分野です。この分野における研究手法は多岐に渡り、対象とする現象に応じてその組み合わせが変化します。本研究室では、放射年代・同位体化学分析と断層岩の変形解析を中心に、地球変動に関する多彩な側面を明らかにするため、世界最先端の研究・教育を展開しています。研究スタイルの特色としては、フィールド調査による観察・観測、および室内での地質試料の分析・実験を中心に据え、これらに理論・モデルを加味し、対象となる未知の変動現象の全容を実証的に解明して行くことにあります。

地球惑星物質科学分科

地球惑星物質科学分科は岩石学および鉱物学の２グループからなります。
岩石学グループでは、変成岩とマントル橄欖岩を含む火成岩を対象とします。造岩鉱物や流体包有物の分析、野外調査や理論的研究を行うことにより、プレート収束域に産する岩石中での温度・圧力・時間・変形・流体活動の関係を制約し、固体地球の壮大なダイナミクスの理解に挑んでいます。
鉱物学グループでは、地球・惑星の最小単位である造岩鉱物を対象とし、その物性や成因を調べています。私たちは、鉱物の結晶構造や化学組成、微細組織の観察・分析・実験・理論的研究を行うことにより、「鉱物の形成過程からその後の熱・応力履歴」を解明することを目指しています。

地球生物圏史分科

長い地球史の中で地球表層の環境は変動し、それに伴って生物も絶滅と進化を繰り返してきました。そのような地質時代の記録は、地表の約90%を覆っている地層・堆積物とそれに含まれる化石に残されています。地球生物圏史分科では、(1) 古生物の進化史（古生物学）、(2) 地殻の変動史（構造地質学）、(3) 地球環境の変遷史（古環境学）の解明を目指して研究を進めています。いずれの研究も野外地質調査を重視していますが、既存の試料やデータを新たな視点で見直す研究や、理論的・実験的研究も行っています。

宇宙地球化学分科

地球化学では、試料の化学組成・同位体分析を通じて、試料が形成された年代や当時の物理化学的環境を調べ、試料が経てきた地質学的イベントに関する様々な知見を引き出します。宇宙地球化学では、独自に開発を進めている超微量元素分析技術を駆使して、隕石の年代学、地球中心核の形成過程、大陸成長史、生体内での微量金属元素の代謝機構など様々な研究を進めており、46億年にわたる地球や太陽系、生命の進化を明らかにしようとしています。現在、私たちは3つの研究テーマに取り組んでいます。(1) 太陽系形成初期の年代学、(2) 地球中心核を含めた惑星金属核-マントル間での元素分配、(3) 生体金属支援機能化学（メタロミクス）です。これらの研究には、科学の進歩に必要な両輪、つまり「学際分野の開拓」と「特定分野の深化」が包括されています。