マントルウェッジ蛇紋岩の準脆性流動と深部スロー地震の関連性

• Project Area: Science of slow earthquakes
• Project/Area Number: 19H04624
• 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: Shizuoka University
• Principal Investigator: 平内 健一 静岡大学, 理学部, 准教授 (10633290)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 沈み込み帯 / 蛇紋岩 / スロー地震 / マントルウェッジ

Outline of Research at the Start

本研究では、沈み込み帯における深部スロー地震の震源域に相当する温度・圧力・流体環境下で形成された蛇紋岩体の構造解析を行い、1）蛇紋岩がプレート境界に沿ってどのような変形挙動を示すのか、2）その摩擦・流動特性が低周波地震などのスロー地震の特徴である「ゆっくりとした剪断破壊」を起こしうるのかについて明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

西南日本の深部スロー地震発生域に相当する温度圧力条件下で形成された四国三波川帯の前弧マントルウェッジ蛇紋岩について構造岩石学的解析を行った。研究成果の概要は以下の通りである。
蛇紋岩はblock-in-matrix構造を呈し、ブロックは高間隙流体圧下での剪断・開口破壊に伴って形成した。マトリックスをなす蛇紋石（アンチゴライト）の一部は結晶方位定向配列を示し、より細粒である蛇紋石ほど波動消光や亜粒界が発達していた。蛇紋岩は脆性破壊（ブロック）と転位クリープ（マトリックス）が混合した変形機構をもっていたと言える。
蛇紋石の摩擦則および流動則を用いて構成された西南日本のプレート境界に沿った強度断面図に基づくと、（1）脆性破壊は流体圧が静岩圧あるいは過剰静岩圧状態で起こること、（2）転位クリープはやや低い流体圧下において卓越することを示唆する。深部スロー地震に特徴的なEpisodic Tremor and Slipは、プレート境界域における流体圧の上昇・下降サイクルに起因した蛇紋石の変形機構の遷移に起因して発生している可能性がある。本結果は査読付き国際学術誌に投稿中である。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Evolution of Fault Zones and Its Rheology (2020)
  • Author(s): 大橋聖和・竹下徹・平内健一
  • Journal Title: Journal of Geography (Chigaku Zasshi) Volume: 129 Issue: 4 Pages: 473-489
  • DOI: 10.5026/jgeography.129.473
  • NAID: 130007921864
  • ISSN: 0022-135X, 1884-0884
  • Year and Date: 2020-08-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Slow stick‐slip failure in halite gouge caused by brittle‐plastic fault heterogeneity (2020)
  • Author(s): Hirauchi, K., Yoshida, Y., Yabe, Y., Muto, J.
  • Journal Title: Geochemistry, Geophysics, Geosystems Volume: 21 Issue: 9 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1029/2020gc009165
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Semi-brittle deformation of antigorite serpentinite under forearc mantle wedge conditions (2020)
  • Author(s): Hirauchi, K., Katayama, I., Kouketsu, Y.
  • Journal Title: Journal of Structural Geology Volume: 140 Pages: 104151-104151
  • DOI: 10.1016/j.jsg.2020.104151
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The role of metasomatic alteration on frictional properties of subduction thrusts: An example from a serpentinite body in the Franciscan Complex, California (2020)
  • Author(s): Hirauchi, K., Yamamoto, Y., den Hartog, S.A.M., Niemeijer, A.R.
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters Volume: 531 Pages: 115967-115967
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2019.115967
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 四国海盆における海洋コアコンプレックスから採取された蛇紋岩化したかんらん岩の岩石学的特徴 (2020)
  • Author(s): 瀬川いづみ・平内健一・小原泰彦・纐纈佑衣・道林克禎
  • Organizer: JpGU - AGU Joint Meeting 2020: Virtual
• [Presentation] 静岡県西部三波川帯「渋川超苦鉄質岩体」の構造岩石学的特徴とその起源 (2019)
  • Author(s): 塩谷輝・道林克禎・平内健一・纐纈佑衣・苗村 康輔
  • Organizer: 日本地質学会第126年学術大会
• [Presentation] 四国中央部三波川帯に分布するブロック状蛇紋岩の構造岩石学的解析 (2019)
  • Author(s): 永田有里奈・片岡賢悟・平内健一
  • Organizer: 日本地質学会第126年学術大会
• [Presentation] 四国海盆における海洋コアコンプレックスから採取されたかんらん岩の構造岩石学的研究 (2019)
  • Author(s): 瀬川いづみ・平内健一・小原泰彦
  • Organizer: 日本地質学会第126年学術大会
• [Presentation] アウターライズ断層の強度に対する岩石・水相互作用の影響 (2019)
  • Author(s): 平内健一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
  • Invited
• [Presentation] Evidence for semi-brittle flow in mantle-wedge serpentinites under high pore fluid pressure and their implications for deep low frequency earthquakes (2019)
  • Author(s): 片岡賢悟・永田有里奈・平内健一・大柳良介・岡本敦・道林克禎
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 石英ガウジの摩擦特性に対する滑石含有量の影響 (2019)
  • Author(s): 白鬚里彩子・多々良祈里・平内健一・竹村貴人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 海洋リソスフェアにおける沈み込み開始の数値シミュレーション実験：含水鉱物のレオロジー特性の効果 (2019)
  • Author(s): 和泉美希・吉田晶樹・平内健一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] High-pressure deformation experiments on peridotite gouges under hydrothermal conditions, using a deformation-DIA apparatus (2019)
  • Author(s): 仙場真紀・平内健一・大内智博・道林克禎
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] 静岡県西部三波川帯 "渋川超苦鉄質岩体" カンラン石の構造岩石学的研究 (2019)
  • Author(s): 塩谷輝・道林克禎・平内健一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会