Plate coupling and 3d distribution of fluids at Hikurangi subduction system

• Project Area: Science of slow earthquakes
• Project/Area Number: 17H05416
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 小川 康雄 東京工業大学, 理学院, 教授 (10334525)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: プレート間カップリング / 流体 / 電磁気 / ヒクランギ / ニュージーランド / 地震 / 地球電磁気 / 固体地球物理学

Outline of Annual Research Achievements

スロー地震を理解する上で、日本のみならず海外のフィールドにおける比較研究は重要である。ニュージーランド北島北東部では、スロー地震が発生する。この領域では、GNSと東京工業大学が共同して3次元的な広帯域MT観測を実施しており、沈み込むプレートのカップリングの弱い内陸部でスラブ上面に低比抵抗を示す流体の存在が明らかになっている。また、北島南端のウェリントン周辺では、沈み込むプレートが固着していることが知られており、MT観測から得られた２次元比抵抗モデルによれば、スラブ上面に低比抵抗を示す流体の分布が見られない。このことから、流体の存在がプレートのカップリングを支配するという仮説を立てた。この仮設が正しければ、北東部のギズボーンから南部のウェリントンに向かって、プレートのカップリングが徐々に強くなることに対応した、３次元的な流体分布があるはずで、本研究ではMT観測によってこの仮説を検証する。昨年度までに取得されたデータに関しては、３次元比抵抗構造バージョン解析を行なった。インバージョンでは沈み込むプレートの比抵抗を1000ohmmに固定し、プレート上面の比抵抗分布に着目した。GPSの面積歪み速度の分布と比抵抗分布を比較すると、大局的に北東部でプレート上面が低比抵抗で南西部でプレート上面が高比抵抗になることが見出されたほか、より局所的なスケールでも、ネーピア南方にある面積歪み速度が正にある領域が、プレート上面の低比抵抗部に対応することが見出された。このことは上述の”流体分布がプレートカップリングを支配する”という仮説を支持する。研究成果は、EPSL誌に投稿中である。また昨年度に引き続き、今年度は補完的な広帯域MT観測をニュージーランド国北島北東部のワイロア周辺で実施し、北島の東海岸を覆うデータセットを完成させることができた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] GNS Science(ニュージーランド)
• [Journal Article] Mapping subduction interface coupling using magnetotellurics: Hikurangi margin, New Zealand (2017)
  • Author(s): Heise W.、Caldwell T. G.、Bannister S.、Bertrand E. A.、Ogawa Y.、Bennie S. L.、Ichihara H.
  • Journal Title: Geophys. Res. Lett Volume: 44 Issue: 18 Pages: 9261-9266
  • DOI: 10.1002/2017gl074641
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Uplift of the central transantarctic mountains (2017)
  • Author(s): Wannamaker Phil、Hill Graham、Stodt John、Maris Virginie、Ogawa Yasuo、Selway Kate、Boren Goran、Bertrand Edward、Uhlmann Daniel、Ayling Bridget、Green A. Marie、Feucht Daniel
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1038/s41467-017-01577-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Imaging subduction interface coupling using magnetotellurics: Hikurangi Margin, New Zealand (2018)
  • Author(s): W. Heise, T. G. Caldwell, E.A. Bertrand, Y. Ogawa, R. Yoshimura, H. Ichihara, S.L Bennie, Z. Saito, K. Seki, Y. Matsunaga, A. Suzuki, Y. Kinoshita and T. Kishita
  • Organizer: AGU fall meeting, Washington DC
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Heterogeneous electrical resistivity image around the Slow Slip Events beneath the Bungo Channel (2018)
  • Author(s): Ryokei Yoshimura, Ken’ichi Yamazaki, Yasuo Ogawa, Jun Nakagawa, Shingo Kawasaki, Shintaro Komatsu, Itaru Yoneda, Yuhei Ouchi, Tomohisa Okazaki, Atsushi Suzuki, Zenshiro Saito, Yoshiya Usui, Koki Aizawa, Mitsuru Utsugi, Masahiro Teraishi
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [Presentation] 3D Electromagnetic Imaging of Fluid Distribution Below the Kii Peninsula, SW Japan Forearc: Implications for plate coupling, non-volcanic tremor and hot springs (2018)
  • Author(s): Kinoshita, Y., Ogawa, Y., Ichiki, M., Fuji-ta, K., Yamaguchi, S., Umeda, K., Asamori, K.
  • Organizer: 24th EM Induction Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Imaging the transition from weakly to strongly coupled plate interface at the Hikurangi margin, New Zealand (2018)
  • Author(s): W. Heise, T. G. Caldwell, E.A. Bertrand, S.L. Bennie, Y. Ogawa, Z. Saito, K. Seki, Y. Matsunaga, A. Suzuki, T. Kishita, Y. Kinoshita, H. Ichihara and R. Yoshimura
  • Organizer: 24th EM Induction Workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ３次元電磁イメージングによる紀伊半島深部の流体分布 (2018)
  • Author(s): 木下 雄介、小川 康雄、市來 雅啓、藤田 清士、山口 覚、梅田 浩司
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会
  • Invited
• [Presentation] Electrical resistivity structure around the long-term Slow Slip Events beneath the Bungo Channel region, southwest Japan, by three-dimensional wideband magnetotelluric inversion (2018)
  • Author(s): 吉村 令慧、山崎 健一、小川 康雄、中川 潤、川崎 慎吾、小松 信太郎、米田 格、大内 悠平、岡崎 智久、鈴木 惇史、齋藤 全史郎、臼井 嘉哉、相澤 広記、宇津木 充、寺石 眞弘
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会
• [Presentation] 3D Electromagnetic Imaging of Fluid Distribution Below the Kii Peninsula, SW Japan Forearc, AGU fall meeting, New Orleans, 2017.12.13. (2017)
  • Author(s): Y Kinoshita, Y Ogawa, M Ichiki, S Yamaguchi, K Fujita, K Umeda, K Asamori
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Large-scale electrical resistivity structure around the long-term Slow Slip Events beneath the Bungo Channel (2017)
  • Author(s): 吉村 令慧, 山崎 健一, 小川 康雄, 中川 潤, 川崎 慎吾, 小松 信太郎, 米田 格, 岡崎 智久, 大内 悠平, 鈴木 惇史, 齋藤 全史郎, 臼井 嘉哉, 相澤 広記, 宇津木 充, 寺石 眞弘
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [Presentation] 紀伊半島のMT法による3次元構造解析(2) (2017)
  • Author(s): 木下 雄介, 小川 康雄, 齋藤 全史郎, 野口 里奈, 市來 雅啓, 山口 覚, 藤田 清士, 梅田 浩司, 浅森 浩一
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
• [Presentation] Imaging the transition from weakly to strongly coupled plate interface at the Hikurangi margin, New Zealand (2017)
  • Author(s): Wiebke Heise, T. Grant Caldwell, Edward A. Bertrand, Stewart L. Bennie, Yasuo Ogawa, Zenshiro Saito, Kaori Seki, Yasuo Matsunaga, Atsushi Suzuki, Takahiro Kishita, Yusuke Kinoshita, Hiroshi Ichihara and Ryokei Yoshimura
  • Organizer: Joint Workshop on Slow Earthquakes 2017, Matsuyama
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Do slow-slip events measurably change the electrical conductivity of the subduction interface shear zone? Experimental results from the northern part of the Hikurangi subduction margin (2017)
  • Author(s): T. Grant Caldwell, Stephen Bannister, Edward A. Bertrand, Stewart L. Bennie, Wiebke Heise, Yasuo Ogawa, Hiroshi Ichihara
  • Organizer: Joint Workshop on Slow Earthquakes 2017, Matsuyama
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Imaging the Plate Interface at the Hikurangi Subduction Margin, New Zealand (2017)
  • Author(s): Wiebke Heise, Yasuo Ogawa, T Grant Caldwell, Edward A Bertrand, Hiroshi Ichihara, Ryokei Yoshimura, Stewart L Bennie, Zenshiro Saito, Kaori Seki, Yasuo Matsunaga, Atsushi Suzuki, Takahiro Kishita, Yusuke Kinoshita
  • Organizer: JpGU-AGU joint meeting 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Large-scale electrical resistivity structure around the long-term Slow Slip Events beneath the Bungo Channel region, southwest Japan (2017)
  • Author(s): Ryokei Yoshimura, Ken'ichi Yamazaki, Yasuo Ogawa, Jun Nakagawa, Shingo Kawasaki, Shintaro Komatsu, Itaru Yoneda, Yuhei Ouchi, Tomohisa Okazaki, Atsushi Suzuki, Zenshiro Saito, Yoshiya Usui, Masahiro Teraishi
  • Organizer: JpGU-AGU joint meeting 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Three-dimensional geofluid distribution of Kii Peninsula, SW Japan (2017)
  • Author(s): Yusuke Kinoshita, Yasuo Ogawa, Zenshiro Saito, Rina Noguchi, Kiyoshi Fuji-ta, Satoru Yamaguchi, Umeda Koji, Koichi Asamori, Masahiro Ichiki
  • Organizer: JpGU-AGU joint meeting 2017
  • Int'l Joint Research