地震波解析と数値計算に基づく複数海山の沈み込みが作る変形構造・応力場の解明
| Project/Area Number |
22K03789
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
新井 隆太 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震発生帯研究センター), 副主任研究員 (20738752)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古市 幹人 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(数理科学・先端技術研究開発センター), グループリーダー (50415981)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 海山 / 地震波速度異方性 / 応力場 / 個別要素法 / 日向灘 |
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| Outline of Research at the Start |
沈み込み帯における地震発生の研究において、海山に代表されるプレート境界の起伏が持つ役割が議論されてきた。しかし、従来の研究の多くは「1つの海山」に着目するのみであり、「複数の海山」が近接して沈み込む場合の影響は十分理解されていない。本研究では九州パラオ海嶺が沈み込む日向灘海域を対象とし、沈み込む複数の海山が作り出す3次元の変形構造と応力場を解明することを目的とする。地震波を用いた構造解析と個別要素法を用いた力学場の数値計算から、複数海山が沈み込む場の実態把握とその支配要因を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は複数の海山が沈み込む場合に生じるプレート境界周辺の変形構造と応力分布を解明することを目的としている。研究対象として、九州パラオ海嶺が沈み込む日向灘海域を扱う。地震波データ解析に基づくプレート内部構造と応力場の推定と、個別要素法を用いた数値計算による再現実験を実施し、両者の知見を統合的に解釈することで、海山沈み込み問題を検討する。
初年度は、まず地震波（屈折法探査）データの解析から、九州パラオ海嶺が沈み込む領域の周辺において、上盤プレート内に鉛直方向に発達する低速度帯を多数発見した。これらは深さ10-13kmのプレート境界から海底面まで連続的につながっており、沈み込む海山によって生じる破砕帯構造と解釈できる。こうした破砕帯は流体が地殻中を移動する際の流路の役割を担っていると考えられる。地震波反射法のデータからは、低速度帯の内部で堆積層が上に凸に変形している様子も確認された。これらの結果は日向灘海域の海底面に多数の泥火山が分布していることと整合的であり、上盤内の破砕帯を通ってプレート境界もしくは地殻深部から流体が上昇してきていると推定される。
一方、数値計算においては、従来から用いられてきた砂（粒子）を用いた手法を発展させ、粒子間の凝着力を実装した計算手法（岩箱数値実験）を新たに開発した。この手法を用いてプレート収束による付加体の変形実験を行い、分岐断層を含む複雑なプレート沈み込み構造の再現に成功した。
これらの成果について国内外の学会で成果発表を行うとともに、国際学術誌へ論文を投稿した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
地震波を用いた解析では、海山に起因する構造不均質が明らかとなり、その地質学的な解釈が進展した。数値計算においては、新しい手法の開発に成功し、日向灘海域を対象とした再現実験の目途が立ちつつある。いずれの項目も当初予定していた通り研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度は地震波解析と数値計算の二つの内容を並行して実施してきた。次年度は、前者で得られてきているプレート構造の知見を後者のシミュレーションに取り込むことで、より現実的な再現実験を試みる。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
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[Presentation] Upper-plate structural heterogeneities delimiting the distribution of shallow slow earthquakes in the westernmost Nankai Trough2022
Author(s)
Ryuta Arai, Seiichi Miura, Yasuyuki Nakamura, Kazuya Shiraishi, Gou Fujie, Shuichi Kodaira, Tsutomu Takahashi, Ayako Nakanishi, Yuka Kaiho, Yohei Hamada, Yanxue Ma, Kimihiro Mochizuki, Rie Nakata, Masataka Kinoshita, Yoshitaka Hashimoto
Organizer
AGU Fall Meeting
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[Presentation] Links between mud volcanoes, upper-plate fluid conduits and shallow slow earthquakes in the Hyuga-nada subduction zone2022
Author(s)
Ryuta Arai, Seiichi Miura, Yasuyuki Nakamura, Kazuya Shiraishi, Gou Fujie, Shuichi Kodaira, Tsutomu Takahashi, Ayako Nakanishi, Yuka Kaiho, Yohei Hamada, Yanxue Ma, Kimihiro Mochizuki, Rie Nakata, Masataka Kinoshita, Yoshitaka Hashimoto
Organizer
International Joint Workshop on Slow-to-Fast Earthquakes 2022
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Int'l Joint Research
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[Presentation] 浅部微動域を規定する上盤プレートの不均質構造：日向灘における稠密地殻構造探査の成果2022
Author(s)
新井隆太, 三浦誠一, 中村恭之, 白石和也, 藤江剛, 小平秀一, 高橋努, 仲西理子, 海宝由佳, 濱田 洋平, Ma Yanxue, 望月公廣, 仲田理映, 木下正高, 橋本善孝
Organizer
日本地震学会2022年度秋季大会
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