2017 Fiscal Year Annual Research Report
岩石変形実験による地殻の力学物性の解明：流体の影響
| Project Area | Crustal dynamics-Unified understanding of intraisland deformation after the great Tohoku-oki earthquake- |
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| Project/Area Number |
26109005
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
清水 以知子 京都大学, 理学研究科, 准教授 (40211966)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中谷 正生 東京大学, 地震研究所, 准教授 (90345174)
武藤 潤 東北大学, 理学研究科, 准教授 (40545787)
高橋 美紀 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 (40470033)
星野 健一 広島大学, 理学研究科, 准教授 (80190198)
平内 健一 静岡大学, 理学部, 講師 (10633290)
大橋 聖和 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (70615525)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 断層強度 / 摩擦 / スメクタイト / 脆性ー延性遷移 / 斜長石 / レオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
断層強度と下部地殻・マントルの非弾性変形を明らかにするために、以下の研究を行なった。
（1）熱水条件下で含水鉱物の摩擦特性を調べた。スメクタイトの安定領域(～150℃）における摩擦係数は0.05～0.09、緑泥石の大変位摩擦試験では600℃までの広い領域にわたって0.3程度であった。中央構造線の断層ガウジについて摩擦実験を高温・高圧条件で実施した。浅部の低温ガウジはスメクタイトの影響で摩擦強度が極端に低いが、250℃以上の条件では含水鉱物の影響が小さく、中部地殻が差応力を支えていた推察される。断層の運動方向は広域応力場の変化に伴って逆転し得る．模擬断層物質を用いた摩擦実験では，剪断方向の反転による粒子の噛み合いで強度が過渡的に上昇した。
（2） 断層帯における岩石-流体相互作用における塩水の影響についての予察的な解析を行った結果，静水圧下で地温勾配に沿って温度が降下する場合は，400～300℃にかけて相互作用が活性化することを明らかにした。
（3）沈み込み帯の地震発生帯深部における変形摩擦物性を調べるために、内圧500 MPa、温度300℃での使用に耐える圧力容器を設計開発した。イタリア・Balmuccia 岩体の断層構造と温度圧力解析から、マントル岩の脆性ー延性遷移温度を～ 700℃に拘束した。
（4）ガス圧式高温高圧試験機の断熱性能を改善して実験条件を高温領域に広げるとともに、ねじり変形機構を搭載することで、回転剪断変形実験の実施を可能とした。下部地殻を構成する斜長石のレオロジーを精密に求めるため、人工斜長石多結晶体を用いて変形実験を封圧や含水量を変えて行ない、含水下での強度が含水量に反比例することを明らかにした。
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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
野外地質調査で得られた断層岩試料を室内で実験し、中央構造線の断層摩擦特性を調べる研究を中心に、地殻強度について目標としていた成果が得られた。新規に開発している熱水摩擦試験機についても、圧力容器の設計開発が完了した。下部地殻の変形実験でも予察的な成果が得られた。成果のとりまとめと論文発表が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的に研究計画通りに実験を進めていく。最終年度にあたり、海外の研究協力者との連携も深めつつ、成果を国際誌等に公表していく。
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[Journal Article] Stress state in the Kumano Basin and in slope sediment determined from anelastic strain recovery: Results from IODP Expedition 338 to the Nankai Trough2017
Author(s)
Oohashi, K., Lin, W., Wu, H.‐Y., Yamaguchi, A., and Yamamoto, Y.
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Journal Title
Geochemistry, Geophysics, Geosystems
Volume: 18
Pages: 3608_3616
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Fluid inclusion evidence of coseismic fluid flow induced by dynamic rupture2017
Author(s)
Mitchell, T. M., Cembrano, J. M., Fujita, K., Hoshino, K., Faulkner, D. R., Perez-Flores, P. Arancibia, G., Rampe, M. and Gomila, R.
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Journal Title
Geophysical Monograph
Volume: 277
Pages: 37-45
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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