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2016 Fiscal Year Annual Research Report

粘土鉱物の脱水反応によるプレート境界断層浅部での大規模滑りの可能性

Research Project

Project/Area Number 15H03737
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

廣野 哲朗  大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70371713)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords地震
Outline of Annual Research Achievements

2011年東北地方太平洋沖地震では、海溝付近のプレート境界が大規模に滑ったことにより、巨大津波が発生し、沿岸地域に甚大な被害を与えた。これまでプレート境界断層浅部は地震性すべりを起こさない領域とされてきたため、この原因を探るべく地球深部探査船による第343次研究航海(東北地方太平洋沖地震調査掘削:JFAST)が2012年に実施された。一方で、南海トラフにおける海溝型巨大地震は約100~150年程度の間隔で繰り返し発生し、そのたびに沿岸域は津波の被害をうけてた。地震・津波発生過程を明らかにすべく、2007年より南海トラフ地震発生帯掘削計画(NanTroSEIZE)が開始され、第314-316次研究航海では、南海トラフのプレート境界断層と巨大分岐断層の断層試料の回収に成功した。今年度の研究では,これらの断層掘削試料を用いて、断層の鉱物組成と各種物理特性(摩擦係数、透水率、熱重量変化など)を分析し、海溝付近の断層のすべり量を解析した。

まず東日本大震災を引き起こした日本海溝のプレート境界断層の試料を分析・解析した結果、同震災で観測されたすべり量とほぼ同じ、約80 mの巨大すべりが再現され、本解析手法の有効性を確認しました。その解析方法で南海トラフの断層試料を解析した結果、海溝付近のすべり量は約30-50 m程度になる可能性が、世界で初めて明らかになった。

これまで、断層試料の分析結果から、地震時に断層がどの程度滑るのかを定量的に予測することは不可能であったが、今後、地球深部探査船でより深く掘削し、採取した断層試料を本手法で解析することで、将来の発生が危惧される南海トラフ地震時の深部固着域(地震の巣)の断層すべりの規模をより正確に評価できることが期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究課題を通して,以下の大きな発見があった。
1)地球深部探査船「ちきゅう」(図1)により採取された日本海溝と南海トラフのプレート境界断層試料を分析、モデル計算の結果、2011年東北地方太平洋沖地震での海溝付近の巨大すべり約80 mを再現、さらに南海トラフ地震にて海溝付近の断層が、約30-50 m程度すべる可能性を示した。
2)日本海溝の泥質な断層では透水率が低いため、南海トラフの砂質な断層では摩擦係数が高く温度上昇しやすいため、サーマルプレッシャライゼーション注1が強く機能し大きくすべることを、初めて定量的に評価した。
以上の結果は、英国Nature Publishing Groupの「Scientific Reports」に、日本時間6月20日(月)18時にオンライン公開された。これは、当初の計画以上の成果と言える。

Strategy for Future Research Activity

南海トラフの断層は、トラフ沿いに堆積物の組成が異なるため、それが断層滑り挙動に影響を与える可能性がある。そこで、本年度は、上記の研究成果をさらに発展させて、海溝(トラフ)沿いの断層滑り挙動の変化について、研究を進める。

  • Research Products

    (6 results)

All 2016 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Near-trench slip potential of megaquakes evaluated from fault properties and conditions2016

    • Author(s)
      Hirono, T., Tsuda, K., Tanikawa, W., Ampuero, J. P., Shibazaki, B., Kinoshita, M., and Mori, J.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Pages: -

    • DOI

      10.1038/srep28184

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Organochemical characteristics of carbonaceous materials as indicators of frictional heating on an ancient plate-subduction fault2016

    • Author(s)
      Kaneki, S., Hirono, T., Mukoyoshi, H., Sampei Y., and Ikehara, M.
    • Journal Title

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      Volume: 17 Pages: -

    • DOI

      10.1002/ 2016GC006368

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 地震性断層滑りに伴う炭質物の有機化学的変化:昇温速度の影響の実験的考察2016

    • Author(s)
      金木俊也・廣野哲朗・土野池直哉・近藤忠
    • Organizer
      日本地震学会2016年度秋季大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2016-10-05
  • [Presentation] Slip parameters of ancient subduction earthquake determined by multiple analyses of carbonaceous materials2016

    • Author(s)
      S. Kaneki, T. Hirono, H. Mukoyoshi, Y. Sampei, M. Ikehara
    • Organizer
      International Workshop of Organic Geochemistry "Biomarkers and Molecular Isotopes"
    • Place of Presentation
      箕面
    • Year and Date
      2016-07-04 – 2016-07-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 炭質物の元素組成・分光分析による南海トラフ巨大分岐断層の摩擦発熱履歴の推定2016

    • Author(s)
      金木俊也・廣野哲朗・向吉秀樹・三瓶良和・池原実
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合連合大会2016年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2016-05-24
  • [Remarks] 「ちきゅう」の断層掘削試料の分析と動力学解析による南海トラフ地震での断層すべり量の定量的評価

    • URL

      http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2016/20160620_1

URL: 

Published: 2018-01-16  

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