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2021 Fiscal Year Annual Research Report

New approach for the mechanical properties and initiation of plate tectonics

Research Project

Project/Area Number 20H00200
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

片山 郁夫  広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (10448235)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 晶樹  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任研究員 (00371716)
平内 健一  静岡大学, 理学部, 准教授 (10633290)
佐久間 博  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (20400426)
河合 研志  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20432007)
岡崎 啓史  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 研究員 (90784257)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywordsプレートテクトニクス / 熱クラック / 弾性的性質 / 岩石強度
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,熱クラックの生成がプレート強度に影響を及ぼしプレート沈み込みの開始につながるとの説を多角的に検証することである。本年度は,海洋プレートを構成する塩基性岩および超塩基性岩に熱クラックを導入し,ヤング率などの弾性的な性質がどのように変化するかを容器内変形試験機を用いた静水圧実験により調べた。その結果,クラック密度の増加とともにヤング率が低下すること,またその関係は弾性波の有効媒質理論で説明が可能なことがわかった。これらの実験結果に加えてプレートの強度モデルを計算することで,海洋プレート全体の弾性挙動が熱クラックの導入によってどう影響されるかを検証した。次年度以降は,それらのパラメーターを含めた数理モデルを検討するとともに,実験結果についてはデータを国際誌に投稿予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度までに準備した熱クラックを施した試料を用い,段階的に圧力を増加させる実験において弾性波速度を測定した。その結果,圧力の増加とともにクラックが閉鎖することで,弾性波速度は速くなり,有効媒質理論からクラック密度を見積もった。また,これらの実験結果に加えて,プレートの強度を流動則などを用いて計算することで,海洋プレートの剛性率や有効弾性的厚さを計算した。

Strategy for Future Research Activity

次年度以降は,これら実験室で得られたデータを数値モデルに組み込み,プレートの開始が起きる力学条件を検討していきたい。また,熱クラックを発生させた試料を用いた水熱環境下での変形実験など,弾性的な性質に加え岩石強度の測定を行う予定である。

  • Research Products

    (17 results)

All 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Institut de Physique du Globe de Paris(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Institut de Physique du Globe de Paris
  • [Int'l Joint Research] Columbia University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Columbia University
  • [Journal Article] Effects of Alteration and Cracks on the Seismic Velocity Structure of Oceanic Lithosphere Inferred From Ultrasonic Measurements of Mafic and Ultramafic Samples Collected by the Oman Drilling Project2021

    • Author(s)
      Hatakeyama Kohei、Katayama Ikuo、Abe Natsue、Okazaki Keishi、Michibayashi Katsuyoshi、the Oman Drilling Project Science Party
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 126 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2021JB021923

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Rock Deformation Monitoring Using Monte Carlo Waveform Inversion2021

    • Author(s)
      Lai Ssu‐Ting、Fuji Nobuaki、Katayama Ikuo、Bonilla Luis Fabian、Capdeville Yann
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 126 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2021JB021873

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Crack geometry of serpentinized peridotites inferred from onboard ultrasonic data from the Oman Drilling Project2021

    • Author(s)
      Katayama Ikuo、Abe Natsue、Okazaki Keishi、Hatakeyama Kohei、Akamatsu Yuya、Michibayashi Katsuyoshi、Godard Marguerite、Kelemen Peter
    • Journal Title

      Tectonophysics

      Volume: 814 Pages: 228978~228978

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2021.228978

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Non-Dilatant Brittle Deformation and Strength Reduction of Olivine Gabbro due to Hydration2021

    • Author(s)
      Akamatsu Yuya、Nagase Kumpei、Katayama Ikuo
    • Journal Title

      Minerals

      Volume: 11 Pages: 694~694

    • DOI

      10.3390/min11070694

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 岩石の弾性波速度・比抵抗・空隙率の同時測定の開発2021

    • Author(s)
      片山 郁夫,谷本和優
    • Organizer
      日本鉱物科学会
  • [Presentation] オマーン陸上掘削プロジェクトで採取されたエピドサイトの地震波速度に空隙形状と変質鉱物が与える影響2021

    • Author(s)
      長瀨薫平,片山郁夫,畠山航平,赤松祐哉,岡﨑啓史
    • Organizer
      日本鉱物科学会
  • [Presentation] 南海トラフC0002掘削地点でのカッティングス試料を用いた摩擦特性プロファイルの作成2021

    • Author(s)
      藤岡 里帆,片山 郁夫,北村 真奈美、奥田 花也、廣瀬 丈洋
    • Organizer
      日本鉱物科学会
  • [Presentation] 南海トラフ掘削試料の摩擦特性プロファイルから推察する浅部スロー地震の発生プロセス2021

    • Author(s)
      片山 郁夫,藤岡 里帆,北村 真奈美、奥田 花也、廣瀬 丈洋
    • Organizer
      日本地質学会
  • [Presentation] グローバル炭素循環へのマントル加水作用の影響2021

    • Author(s)
      片山 郁夫
    • Organizer
      地球惑星科学連合大会
    • Invited
  • [Presentation] Vein permeability structure of the crustal section in the Oman Drilling Project inferred from the X-ray CT image analysis2021

    • Author(s)
      赤松 祐哉、片山 郁夫、岡崎 啓史、道林 克禎、Oman Drilling Project Phase I Science Party
    • Organizer
      地球惑星科学連合大会
  • [Presentation] オマーン陸上掘削プロジェクトで得られたエピドサイトの弾性波速度に空隙形状が与える影響2021

    • Author(s)
      長瀨 薫平、片山 郁夫、畠山 航平、岡崎 啓史
    • Organizer
      地球惑星科学連合大会
  • [Presentation] Frequency characteristics of acoustic emission in the fracture process of thermally cracked granite2021

    • Author(s)
      末吉 和公、北村 真奈美、雷 興林、片山 郁夫
    • Organizer
      地球惑星科学連合大会
  • [Presentation] Frictional coefficient and its velocity dependence of cuttings retrieved from the Nankai accretionary prism at IODP Site C00022021

    • Author(s)
      藤岡 里帆、片山 郁夫、北村 真奈美、奥田 花也、廣瀬 丈洋
    • Organizer
      地球惑星科学連合大会
  • [Presentation] 氷点下での塩基性-超塩基性岩の弾性波速度測定:火星内部での氷から水への相転移による反射面の形成に関する考察2021

    • Author(s)
      若林 春那、片山 郁夫
    • Organizer
      地球惑星科学連合大会
  • [Presentation] 地下酸化還元勾配に沿った蛇紋岩化したオマーン・オフィオライト試料の鉱物学的・赤外分 光的特徴:火星地下の酸化還元勾配の特定に向けて2021

    • Author(s)
      佐藤 匠、関根 康人、片山 郁夫
    • Organizer
      地球惑星科学連合大会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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