| Project/Area Number |
23K25964
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| Project/Area Number (Other) |
23H01268 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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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 | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山野 誠 東京大学, 大気海洋研究所, 特任研究員 (60191368)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木下 正高 東京大学, 地震研究所, 教授 (50225009)
笠谷 貴史 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(海底資源センター), センター長代理 (90373456)
後藤 忠徳 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (90303685)
朴 進午 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70359199)
土岐 知弘 琉球大学, 理学部, 准教授 (50396925)
川田 佳史 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 客員共同研究員 (50402558)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
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| Keywords | 海洋地殻 / 日本海溝 / アウターライズ / 断層 / 熱流量 / 流体循環 / 間隙水 / 比抵抗 / 熱輸送 |
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| Outline of Research at the Start |
日本海溝・千島海溝に沈み込む直前の海洋プレート上で、高密度の熱流量測定、海底電磁気探査、堆積物中の間隙水の化学分析を行い、他のデータや数値モデリングと合わせることにより、海洋地殻内での水の動きと熱輸送の過程を明らかにする。特に、日本海溝と千島海溝の違い、日本海溝の中での地域による違いに着目し、プレートの構造や沈み込みに伴う変形との関係を調べる。その結果に基づき、プレート境界の地震発生帯付近の温度構造と水分布が、海溝や地域によりどのように変化するかを考察する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．2024年5月に「新青丸」KS-24-8航海において、日本海溝アウターライズ上で人工電流源と海底電位計及び曳航式電位計を用いた海底電磁気探査を実施した。観測船から電流源への送電に異常が生じ、復旧作業を行ったが、天候悪化のため観測を再開できず、探査データを取得できなかった。航海終了後、電源系統を含めた機器全体について対応策を検討し、陸上試験で問題が生じないことを確認した。また、既存の自然電磁場変動観測データを再解析し、太平洋プレートの比抵抗構造を求め、誤差の精査を行った。人工電流源探査による構造解析の精度や、電磁場データ中のノイズ除去法についても検討した。
２．日本海溝海側の正断層近傍で検出した熱流量異常について、流体循環モデル計算との比較を行い、断層帯の構造推定のために追加すべき測定データを検討した。また、琵琶湖湖底の湧水活動地域で熱流量及び長期温度計測データから推定した流体循環パターンとの対比を行った。
３．熱流量測定の精度向上を目指して開発した、多数のセンサーを有する細い温度プローブを用いる機器について、堆積物の熱伝導率測定機能の試験を実施し、琵琶湖底での測定で良好な結果が得られた。
４．反射法地震探査データを用いて日本海溝アウターライズのチャート層について調べ、地域によりその存在が不明瞭になること、チャート層最上部の反射面が異常な強振幅を示すことを発見した。これらの異常は、海洋地殻内の物性や物質の変動を反映している可能性がある。
５．琉球弧の前弧域において湧水並びに泥火山の調査を行い、採取した間隙水等の分析結果に基づいて流体の起源を推定した。
６．海洋地殻内の割れ目や断層等、高透水性で薄い領域を流れる水循環・熱輸送を解くための3次元数値計算コードを開発した。3次元領域内にある割れ目を2次元と扱うこと、割れ目とその周囲を分割して解くこと等により効率的な計算が可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の重要な要素である、日本海溝アウターライズ上での人工電流源を用いた海底電磁気探査を、2024年5月の調査航海において試みたが、ウインチや船上電源のトラブル及び悪天候のため、探査データを得ることができなかった。一方、電流源や電位計を曳航する作業方法等には問題がないことがわかった。このため、使用機材の整備やデータ解析手法の改良を進めつつ、再度の探査実施を目指している。
日本海溝海側の正断層付近の熱流量測定・間隙水分析については、2023年の調査航海で新たなデータが得られているが、断層近傍における流体循環のモデルと比較して断層帯の構造を推定するには、さらに高密度のデータが望まれる。これまでに得られたデータと数値モデル計算の結果を踏まえて、新たな調査航海提案の準備を進めている。
熱流量測定機器の改良は順調に進み、多数のセンサーによる堆積物中の温度分布の精細な測定、堆積物の熱伝導率のその場測定が可能になった。これらの機能は、琵琶湖で湧水活動を調べるプロジェクトと連携して湖底での測定に活用することにより、確認を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
日本海溝アウターライズ上における人工電流源を用いた海底電磁気探査を、電源供給に関する問題点を解消した上で、再度実施する。その結果及び既存のデータを解析して得られる海洋地殻上部の3次元的な比抵抗構造を、熱流量分布、地震波速度構造、反射法地震探査による構造と対比し、地殻の破砕・断層・流体循環の発達過程を推定する。
日本海溝海側の断層近傍での熱流量測定・間隙水試料採取についても、関連する分野・プロジェクトの研究者と協力して新たな調査航海計画を作成し、研究船共同利用による実施を目指す。
2025年11月に実施されるプチスポット火山活動域のIODP掘削調査は、本研究の調査対象・目的と密接に関係している。掘削により得られる深度方向の情報を、本研究による水平方向の変動データと組み合わせて解析を進める。
日本海溝において得られてきた成果を足掛かりとし、国内外の研究者と共同して、千島海溝・マリアナ海溝の海側で測定された熱流量異常と地殻構造の関係を調べる。これにより、プレートの屈曲変形に伴う海洋地殻の破砕・流体循環の発達の不均質性・地域性について、その要因や沈み込みプレート境界への影響の探求を進める。また、伊豆―小笠原海溝を対象とした新たな調査研究計画の立案にも貢献する。
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