2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of fault development and crustal structure from microscopic to macroscopic scales based on geological and seismic observations
| Project Area | Crustal dynamics-Unified understanding of intraisland deformation after the great Tohoku-oki earthquake- |
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| Project/Area Number |
26109004
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
竹下 徹 北海道大学, 理学研究院, 教授 (30216882)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 慎一 東京大学, 地震研究所, 准教授 (00251455)
豊島 剛志 新潟大学, 自然科学系, 教授 (10227655)
藤内 智士 高知大学, 教育研究部自然科学系理学部門, 講師 (10632557)
奥平 敬元 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (20295679)
加藤 愛太郎 東京大学, 地震研究所, 准教授 (20359201)
小林 健太 新潟大学, 自然科学系, 講師 (30283005)
松本 聡 九州大学, 理学研究院, 准教授 (40221593)
亀田 純 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40568713)
廣野 哲朗 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70371713)
藤本 光一郎 東京学芸大学, 教育学部, 教授 (80181395)
重松 紀生 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (80308163)
向吉 秀樹 島根大学, 総合理工学研究科, 助教 (80744200)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 断層帯の構造発展 / 中央構造線 / 地震性高速変形 / 下部地殻断層 / 野外地質調査 / 地震観測 / カタクレーサイト / マイロナイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地質サブグループの上部地殻班は三重県で中央構造線（MTL）の調査および断層岩試料の解析を行った。その結果、領家花崗岩類起源のカタクレーサイトとマイロナイトの変形の三次元不均質を明らかにしたほか、不均質変形に基づき、断層深部における歪の局所化過程を明らかにする手法を検討し、一定の目途をたてることができた。一方、愛媛県のMTLでは、断層近傍発達する鉱物脈群の方位分布密度を解析し、断層に近い場所ほど鉱物脈形成時の間隙流体圧比が高かったことを明らかにした。地震性高速変形班は2000年鳥取県西部地震の余震域周辺に発達する小断層群の古応力解析および断層岩のK-Ar年代測定より，小断層群の発達過程について明らかにした。また、2016年熊本地震域のうち、日奈久断層帯および阿蘇地域における踏査を行い、断層露頭を記載するとともに，複数の運動像と応力場を検出した。下部地殻班は、東南極トナー島、ノルウェー北部、北海道日高山脈等から採取された岩石試料の解析を行った。ノルウェー北部の斜長岩マイロナイトの解析結果に基づき、地震と関連する動的破壊による粉砕現象を見いだし，その形成過程に関して議論した。トナー島では下部地殻条件の地震性高速すべりに伴う局所的高歪速度塑性剪断変形を明らかにした。地震観測サブグループでは、深部断層形状検出装置を鳥取県西部に展開し、データを取得している。その結果、鳥取県西部地震の震源断層の近傍で発生する微小地震を多数検出し、震源が複数の面的な形状に分かれて分布することや規模の小さい地震でも複雑な滑りが起きていることを明らかにした。また、熊本地震震源域では地震前の応力場が地震時の滑りを規定し、断層面が応力場に最適でない場所において滑りが抑制される傾向を見出した。
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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
断層帯深部の歪集中過程を解明するため、上部地殻班は研究開始当初から三重県中央構造線（MTL）を対象に調査を行ってきた。１年間雇用した1名のポスドクを始め、上部地殻班で行った野外調査と断層岩の試料の微細構造の解析から、断層帯深部の歪の局所化過程が明らかになりつつある。本成果の一部は、すでに論文が公表され、また新たに日本地球惑星科学連合の国際誌（PEPS）に投稿準備中である。さらに、変形の不均質を三次元的に捉えるための新たな調査手法の開発にも取り組み、実用化の目途が立ちつつある。一方、愛媛県のMTLでは、鉱物脈の方位データを使った応力インバージョンの研究が順調に進展し、鉱物脈群の産状の空間変化が見えつつある。地震性高速変形班は2000年鳥取県西部地震の余震域周辺における断層露頭調査において、数多くの断層露頭を確認し，それらの断層の古応力解析および断層岩のK-Ar年代測定から、これらの断層群が約2000万年前以前に現在とは異なる応力場で形成され，一部の断層が現在の応力場において再活動していることを明らかにした。また、2016年熊本地震を起こした日奈久断層周辺および複数の亀裂が確認された阿蘇地域において地質踏査を行った。その結果，日奈久区間を構成する日奈久断層と蕨野-出春断層では，左横ずれから右横ずれに転換したことがより明確になった．下部地殻班は、9.に記したノルウェー北部の斜長岩マイロナイトにおける粉砕現象に関する論文を国際誌に投稿中である。また，トナー島における下部地殻条件の地震性高速すべりに伴う局所的高歪速度塑性剪断変形の考察が進み，論文投稿準備中である。地震観測サブグループでは、計画通りに鳥取県西部地震震源域内の設置予定地点において連続波形記録の収録を行っている。また、熊本地震震源域での地震観測データの解析も順調に進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上部地殻班は、三重県中央構造線（MTL）断層帯の比較的広い範囲における領家帯側の地質調査に基づき、断層帯深部の歪集中過程の解明を目指す。この目的のため、岩石の微細構造、変質鉱物、運動像について高精度での三次元分布を明らかにする。一方、愛媛県のMTLでは、鉱物脈群の方位データを使った応力インバージョンの結果をまとめて，特に調査地域の鉱物脈形成時の間隙流体圧の空間変化を明らかにすることを目指す。地震性高速変形班は2016年鳥取県中部地震余震域，2018年4月に島根県西部で発生した地震の余震域においても断層の調査を行い，2000年鳥取県西部地震の余震域の断層群との比較を行う。また、2016年熊本地震の発生域においては、詳細な断層の構造解析から断層の活動履歴や発達過程を明らかにする。下部地殻班は今後もノルウェー北部・東南極トナー島・北海道日高山脈等の試料の微細構造解析を行う予定で、継続してポスドクを雇用し，研究のさらなる発展と総括を目指す。地震観測サブグループは鳥取県西部地震震源域で展開されている約1000点の地震観測点で取得されたデータの解析を進め、微細な断層形状の検出や応力場推定に着手する。これにより、従来よりも高い分解能で断層形状や応力場が推定できることが期待される。さらに、地質観察と地震観測の融合研究は、新学術領域研究開始当初からの懸案事項であったが、ようやく地質時代断層帯のアーキテクチャーおよび亀裂方位分布と、地震観測に基づく活断層に沿う余震分布および亀裂方位分布を比較し、断層帯の発展について議論する道が開けて来た。この融合研究により、断層帯の発展と強度低下の研究は大きく推進されると期待される。さらに、断層破砕岩の変形機構や強度低下についての研究がB02班との融合研究として開始された。本融合研究も今後B01の研究を推進する上で、重要な要素になると期待される。
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Research Products
(59 results)
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[Journal Article] Early Oligocene partial melting via biotite dehydration melting and prolonged low-pressure-low-temperature metamorphism of the upper High Himalaya Crystalline Sequences in far-eastern Nepal. In: Sharma, R., Villa, I. M. and Kumar, S. (eds.), Crustal Architecture and Evolution of the Himalaya-Karakoram-Tibet Orogen2018
Author(s)
Imayama, T., Takeshita, T., Yi, K. and Fukuyama, M.
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Journal Title
Geological Society, London, Special Publications
Volume: 481
Pages: 1-27
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Temporal stress variations along a seismogenic megasplay fault in the subduction zone: an example from the Nobeoka Thrust, southwestern Japan2017
Author(s)
Kawasaki, R., M. Hamahashi,Y. Hashimoto, M. Otsubo, A. Yamaguchi, Y. Kitamura, J. Kameda, Y. Hamada, R. Fukuchi, G. Kimura
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Journal Title
Island Arc
Volume: 26:e12193
Pages: 1-11
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Acoustic properties of deformed rocks from Nobeoka Megathrust, in the Shimanto Belt, Kyushu, southwest Japan2017
Author(s)
Hashimoto, Y., S. Abe, H. Tano, M. Hamahashi, S. Saito, G. Kimura, A. Yamaguchi, R. Fukuchi, J. Kameda, Y. Hamada, Y. Kitamura, K. Fujimoto, S. Hina, M. Eida
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Journal Title
Island Arc
Volume: 26:e12198
Pages: 1-10
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Sumatra Subduction Zone2017
Author(s)
McNeill, L.C., Dugan, B., Petronotis, K.E. and the Expedition 362 Scientists including H. Mukoyoshi
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Journal Title
Proceedings of the International Ocean Discovery Program
Volume: 362
Pages: 1-10
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of fault zones along the Median Tectonic Line, Mie Prefecture, south-west Japan: implication for weakening in the fault core2017
Author(s)
Takeshita, T., Arai, S., Bui, D. V., Czertowicz, T. A., Yamamoto, T., Ando, J.-I., Shigematsu, N. and Fujimoto, K.-I.
Organizer
JpGU-AGU joint meeting 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of fault zones along the Median Tectonic Line, Mie Prefecture, south-west Japan: implication for weakening in the fault core2017
Author(s)
Takeshita, T., Arai, S., Bui, D. V., Czertowicz, T. A., Yamamoto, T., Ando, J.-I., Shigematsu, N. and Fujimoto, K.-I.
Organizer
日本地質学会第124年学術大会（愛媛）
Int'l Joint Research
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[Presentation] A new method for measurement of core quality using X-ray CT data of IODP Expedition 3702017
Author(s)
Tonai, S., Tsang, M.Y., Bowden, S., Inagaki, F., Heuer, V.B., Morono, Y., Kubo, Y., Expedition 370 Scientists
Organizer
JpGU-AGU Joint Meeting 2017
Int'l Joint Research
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