| Project/Area Number |
22K18283
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岡崎 啓史 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (90784257)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤井 みち代 千葉大学, 大学院理学研究院, 助教 (20760995)
武藤 潤 東北大学, 理学研究科, 教授 (40545787)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥25,740,000 (Direct Cost: ¥19,800,000、Indirect Cost: ¥5,940,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
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| Keywords | 地震発生帯 / 岩石変形実験 / 高温高圧 / 岩石レオロジー / 摩擦 / 地震 / 水 / 沈み込み帯 / スロー地震 |
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| Outline of Research at the Start |
マグニチュード9を超える超巨大地震は沈み込み帯のごく限られた深さ（23~34km）でしか発生していない。本研究では、超巨大地震発生域原位置の温度・岩圧・間隙水圧を真に再現した岩石変形実験により、超巨大地震発生域に存在する超高圧な水が地震時の高速すべりやゆっくりすべりなどの多様な断層すべり挙動にどのような影響を与えているか調べる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、超巨大地震発生域原位置の温度・岩圧・間隙水圧を真に再現した岩石変形実験により、超巨大地震発生域に存在する超高圧な水が地震時の高速すべりとその先行現象となるゆっくりすべりなどの多様な断層すべり挙動にどのような影響を与えているかについて検証することである。そのために本研究では、申請者らが近年開発している改良Griggs型高温高圧岩石変形試験機に、
開発 1:世界初となる1000MPaが発生可能な間隙水圧発生器の開発、
開発 2:溶融プラスチックを封圧媒体に用いた高温液圧化および応力測定の高精度化、
開発 3:試験機の剛性率を任意に変化させることによる多様な断層すべり挙動の再現、の3点の技術開発をおこなうことにより、世界初の超巨大地震が発生する原位置環境を再現した岩石変形実験による高速断層運動の直接観察と断層物理パラメーターの測定をおこなうことを計画していた。 2022年度で上記の3つの開発を概ね完了することができた。2023年度は、沈み込み帯プレート境界へ存在すると考えられる泥質岩の高封圧高間隙水圧高温下での変形実験をおこなった。泥質岩試料は南海トラフの深部スロー地震発生域に近い温度圧力条件から上昇してきた四国三波川帯高知県汗見川流域で採取した泥質片岩を用いた。泥質片岩試料を南海トラフの深部スロー地震発生域の環境を再現した封圧1250MPa, 温度480度で間隙水圧を加えない乾燥条件で変形させたところ、泥質岩は激しい音と共に不安定滑りを起こした。一方で、水を非排水条件下で1wt%加えた実験では、スロースリップを引き起こした。同じ封圧と温度で排水条件下で間隙水圧を200MPaかけた実験でもスロースリップを引き起こした。以上から岩石中の微量の水の存在が岩石の変形挙動に大きな影響を与えることがわかった。
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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
2022年度に本研究の肝である超巨大地震発生域の高温高岩圧高間隙水圧環境を再現した岩石変形装置の開発に成功し、2023年度には、沈み込み帯プレート境界へ存在すると考えられる泥質岩の高封圧高間隙水圧高温下での変形実験を開始することができた。当初の研究計画通りに進んでおり、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画の最終年である2024年度は、超巨大地震発生域の高温高岩圧高間隙水圧環境を再現した岩石変形実験を引き続き実施する。特に、沈み込み帯プレート境界へ存在すると考えられる泥質岩の高封圧高間隙水圧高温下での変形実験を間隙水圧を制御した排水条件下でおこなう。泥質岩試料は南海トラフの深部スロー地震発生域に近い温度圧力条件から上昇してきた四国三波川帯高知県汗見川流域で採取した泥質片岩を引き続き用いる。特に、泥質片岩の変形特性に対する間隙水圧の影響について調べるために、封圧1000~1250MPa, 温度480度、間隙水圧を200~1000MPa、歪み速度10^-4~10^-6 1/sの範囲で実験をおこなう予定である。間隙水圧500MPaを超えた条件での高温高圧岩石変形実験は世界でも初となるので研究目標を達成するためにも挑戦していきたい。2023年度の乾燥条件での実験において泥質片岩は地震性の不安定滑りを引き起こすことがわかったが、その挙動が間隙水圧の存在する環境ではどう変化するかについて調べていきたい。
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