2022 Fiscal Year Final Research Report

Role of aqueous fluid in occurrence of intraslab earthquakes

Research Project

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Project/Area Number	19H00722
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
Research Institution	Ehime University
Principal Investigator	Ohuchi Tomohiro 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (60570504)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	西原遊愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (10397036) 雷興林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, 研究グループ長 (70358357) 川方裕則立命館大学, 理工学部, 教授 (80346056) 河野義生愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (20452683)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	稍深発地震 / スロースリップ現象 / サイレント地震 / 断層 / 水 / 含水鉱物 / 岩石－水反応
Outline of Final Research Achievements	To understand the processes of the occurrence of intraslab earthquakes, we conducted deformation experiments on dunite at pressures 1－3 GPa and temperatures 400－1000℃ using a D-DIA apparatus at SPring-8/BL04B1. We found that “silent” faulting proceeds in dunite and harzburgite samples under undrained conditions. On the other hand, many acoustic emissions (AEs) radiated from the samples during faulting under drained conditions. The observed “silent” faulting is explained by the detachment of asperity contacts by high pore pressures under undrained conditions. Microstructural observations revealed that formation of talc and brucite via the hydration reaction of anhydrous minerals on the fault surface enhanced “silent” faulting. Similar results were obtained for amphibolite samples at lower temperatures (< 500℃). In summary, aqueous fluid accumulated around the surface of subducting slabs may inhibit the occurrence of intraslab earthquakes and enhance slow-slip events.
Free Research Field	鉱物物理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	日本列島の地下へと沈み込むプレートの内部（深さ30－100km）にて起きる稍深発地震が、水によって起きやすくなるのか、あるいは抑制されるのかを実験的に検証した。プレートの岩石内に断層が形成され、断層すべりが起きる際に水が存在すると、岩石と水の間の化学反応によって“軟らかい”含水鉱物が形成されるため、地震発生を伴わない断層すべり（サイレント地震やスロースリップ現象に相当）が起きやすくなることが確認された。一方、水が存在しない環境下では、地震を伴う断層すべりが支配的に起きた。以上の結果は、プレート内部の地震発生場に水性流体が蓄積されることによって、地震発生が抑制されることを意味している。