2012 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanical and hydrological properties of mega-earthquake thrusts
Project Area | New perspective of great subduction-zone earthquakes from the super deep drilling |
Project/Area Number |
21107004
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Research Institution | Chiba University |
Principal Investigator |
金川 久一 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40185898)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堤 昭人 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90324607)
高橋 美紀 独立行政法人産業技術総合研究所, 活断層・地震研究センター, 主任研究員 (40470033)
廣瀬 丈洋 独立行政法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 主任研究員 (40470124)
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Project Period (FY) |
2009-04-01 – 2014-03-31
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Keywords | 海溝型巨大地震発生帯 / 掘削試料 / 破壊実験 / 摩擦実験 / 透水実験 |
Outline of Annual Research Achievements |
1)南海トラフ付加体浅部から採取された、砂岩、凝灰岩およびシルト質泥岩3試料について低速(0.1~10 μm/s)摩擦実験を行い、 昨年度行ったシルト質および粘土質泥岩2試料の実験結果と総合した結果、付加体浅部堆積岩類の摩擦特性が粘土鉱物含有量によ って系統的に変化することが明らかとなった。すなわち、粘土鉱物含有量の増加に伴い摩擦強度は低下し、全試料とも変位速度の 増加に伴い摩擦強度が増加する速度強化の挙動を示すが、粘土鉱物含有量の増加に伴って摩擦に対する流動の影響が大きくなる。
2)日本海溝プレート境界断層浅部、およびその上盤・下盤の泥質堆積物試料の摩擦実験・透水実験を行った結果、低速(≦250 μm /s)では上盤・下盤泥質堆積物試料の摩擦係数が0.3~0.5程度であるのに対し、プレート境界断層試料の摩擦係数は約0.15程度と 著しく小さいことが明らかとなった。その原因については今後詳細に検討する予定である。また、原位置深度相当の有効圧に換算 した浸透率は10-18 m2のオーダーで、プレート境界断層の上盤と下盤で系統的な差は認められなかった。
3)コスタリカ沖の掘削により採取された、沈み込む海洋プレート表層約100 mの泥質堆積物試料について、中速(0.03~3 mm/s)摩擦 実験を行った結果、上位の粘土質試料と下位の珪質または石灰質の軟泥試料には摩擦特性に著しい相違があることが明らかとなっ た。定常摩擦係数は、粘土質試料が0.2以下と非常に小さいのに対し、軟泥試料は0.6~0.8と大きい。また摩擦係数の変位速度依存 性は、粘土質試料が常に正の依存性を示すのに対して、軟泥試料は変位速度0.3 mm/s以下では明瞭な負の依存性を示す。粘土鉱物 含有量がこのような顕著な摩擦特性の相違を生じた原因の1つと考えられる。
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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
これまで研究は順調に推移しており、これまでに南海トラフ付加体浅部の力学的・水理学的な挙動に加えて、日本海溝プレート境界断層浅部やコスタリカ沖の沈み込み帯の力学的・水理学的な挙動も明らかとなりつつある。
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Strategy for Future Research Activity |
南海トラフ付加体の力学的・水理学的挙動に関しては、今後既存の付加体浅部掘削試料を使用して、想定される付加体深部の様々な温度・圧力・間隙水圧条件において変形・透水実験を行い、その結果に基づいて付加体深部の力学的・水理学的性質を推定する予定である。また、日本海溝プレート境界断層浅部、およびコスタリカ沖の沈み込み帯の力学的・水理学的挙動についても、掘削試料の変形・透水実験に基づいて明らかにする予定である。
さらに、得られた実験結果を領域内の別の計画研究で実施される巨大地震の準備・発生過程の数値モデリングに必要な情報として提供する予定である。
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[Journal Article] NanTroSEIZE Stage 3: NanTroSEIZE plate boundary deep riser 22013
Author(s)
Moore, G., Kanagawa, K., Strasser, M., Dugan, B., Maeda, L., Toczko, S. and the Expedition 338 Scientists
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Journal Title
IODP Preliminary Report
Volume: 338
Pages: 1-81
DOI
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[Journal Article] NanTroSEIZE Stage 3: NanTroSEIZE plate boundary deep riser 22012
Author(s)
Dugan, B., Kanagawa, K., Moore, G., Strasser, M., Eguchi, N., Toczko, S. and Maeda, L.
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Journal Title
IODP Scientific Prospectus
Volume: 338
Pages: 1-36
DOI
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[Journal Article] Experimental generation of volcanic pseudotachylites: Constraining rheology2012
Author(s)
Lavallee, Y., Mitchell, T. M., Heap, J. M., Vasseur, J., Hess, K., Hirose, T., Dingwell, B. D.
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Journal Title
Journal of Structural Geology
Volume: 38
Pages: 222-233
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Velocity dependence of shear-induced permeability associated with frictional behavior in fault zones of the Nankai subduction zone2012
Author(s)
Tanikawa, W., Mukoyoshi, H., Tadai, O., Hirose, T., Tsutsumi, A. and Lin, W.
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Journal Title
Journal of Geophysical Research
Volume: 117
Pages: B05405, 1-16
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Internal structures and high-velocity frictional properties of a bedding-parallel carbonate fault at Xiaojiaqiao outcrop activated by the 2008 Wenchuan earthquake2012
Author(s)
Hou, L., Ma, S., Shimamoto, T., Chen, J., Yao, L., Yang, X. and Okimura, Y.
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Journal Title
Earthquake Science
Volume: 25
Pages: 197-217
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] On the role of phyllosilicates on fault lubrication: Insight from micro- and nanostructural investigations on talc friction experiments2012
Author(s)
Boutareaud, S., Hirose, T., Andreani, M., M. Pec, Calugaru, D.-G., Boullier, A.-M. and Doan, M.-L.
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Journal Title
Journal of Geophysical Research
Volume: 117
Pages: B08408, 1-21
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Structural evolution of an inner accretionary wedge and forearc basin initiation, Nankai margin, Japan2012
Author(s)
Hayman, N. W., Byrne, T., McNeill, L. C., Kanagawa, K., Kanamatsu, T., Browne, C. M., Schleicher, A. M. and Huftile, G.
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Journal Title
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 353/354
Pages: 163-172
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Dynamic process of turbidity generation triggered by the 2011 Tohoku-Oki earthquake2012
Author(s)
Noguchi, T., Tanikawa, W., Hirose, T., Lin, W., Kawagucci, S., Yoshida-Takashima, Y., Honda, M., Takai, K., Kitazato, K. and Okamura, K.
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Journal Title
Geochemistry, Geophysics, Geosystems
Volume: 13
Pages: Q11003, 1-7
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] A new method of geobiological sample storage by snap freezing under alternating magnetic field2012
Author(s)
Morono, Y., Terada, T., Yamamoto, Y., Hirose, T., Xiao, N., Sugeno, M., Ohwada, N. and Inagaki, F.
Organizer
American Geophysical Union 2012 Fall Meeting
Place of Presentation
Moscone Center, San Francisco, USA
Year and Date
2012-12-06
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[Presentation] Internal structures of Wenchuan earthquake fault zone, revealed by WFSD-1 cores and surface outcrops2012
Author(s)
Wang, H., Li, H., Si, J., Pei, J., Huang, Y., Shimamoto, T., Yao, L. and Wang, Y.
Organizer
American Geophysical Union 2012 Fall Meeting
Place of Presentation
Moscone Center, San Francisco, USA
Year and Date
2012-12-06
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[Presentation] Frictional, hydraulic, and acoustic properties of Alpine Fault DFDP-1 core2012
Author(s)
Carpenter B. M., Ikari M., Kitajima, H., Kopf, A., Marone, C. and Saffer, D. M.
Organizer
American Geophysical Union 2012 Fall Meeting
Place of Presentation
Moscone Center, San Francisco, USA
Year and Date
2012-12-05
Invited
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[Presentation] Permeability and of the San Andreas Fault core and damage zone from SAFOD drill core2012
Author(s)
Rathbun, A. P., Fry, M., Kitajima, H., Song, I., Carpenter, B. M., Marone, C. and Saffer, D. M.
Organizer
American Geophysical Union 2012 Fall Meeting
Place of Presentation
Moscone Center, San Francisco, USA
Year and Date
2012-12-04
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[Presentation] Experimental constraints on hydrogen generation in the hydrothermal and fault systems and their linkage to the eco-system in ridge and subduction systems2012
Author(s)
Suzuki, K., Shibuya, T., Yoshizaki, M., Masaki, Y., Hirose, T. and Kawagucci, S.
Organizer
American Geophysical Union 2012 Fall Meeting
Place of Presentation
Moscone Center, San Francisco, USA
Year and Date
2012-12-04
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[Presentation] Seismic slip propagation to shallow subduction thrust: Insights from the dark gouge and high-velocity frictional properties of the decollement zone in the Nankai subduction2012
Author(s)
Ujiie, K., Noguchi, K., Saito, T., Tsutsumi, A., Kuwatani, T., Chester, F. M. and Fabbri, O.
Organizer
American Geophysical Union 2012 Fall Meeting
Place of Presentation
Moscone Center, San Francisco, USA
Year and Date
2012-12-04
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[Presentation] Large-scale biaxial friction experiments with an assistance of the NIED shaking table2012
Author(s)
Fukuyama, E., Mizoguchi, K., Yamashita, F., Togo, T., Kawakata, H., Yoshimitsu, N., Shimamoto, T. and Mikoshiba, T.
Organizer
American Geophysical Union 2012 Fall Meeting
Place of Presentation
Moscone Center, San Francisco, USA
Year and Date
2012-12-03
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[Presentation] Talc lubrication at high strain rate2012
Author(s)
Doan, M.-L., Hirose, T., Andreani, M., Boullier, A.-M., Calugaru, D.-G. and Boutareaud, S.
Organizer
American Geophysical Union 2012 Fall Meeting
Place of Presentation
Moscone Center, San Francisco, USA
Year and Date
2012-12-03
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[Presentation] Velocity-displacement dependent friction coefficient and the kinematics of giant landslide2012
Author(s)
Dong, J.-J., Yang, C.-M., Yu, W.-L., Lee, C.-T., Miyamoto, Y. and Shimamoto, T.
Organizer
International Symposium on Earthquake-Induced Landslides
Place of Presentation
桐生市民文化会館
Year and Date
2012-11-07
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