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2013 Fiscal Year Final Research Report

Coseismic dehydroxylation in clay minerals and implications for fault weakening during earthquakes

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 23684039
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Solid earth and planetary physics
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

HIRONO Tetsuro  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70371713)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywords断層 / 地震
Research Abstract

To elucidate that released water from clay mineral affects dynamic fault weakening and energetics during earthquakes, I first made experimental determinations of the kinetic parameters of the dehydroxylation reaction of illite-muscovite as representative components in the fault gouges, and measured the specific heat capacity and thermal diffusivity. I performed numerical analyses of dynamic fault weakening, taking into account the dehydroxylation reaction of illite on the basis of our experimental results. I clarify that released fluids assist in the pressurization of pore fluid and subsequently induce a decrease in effective normal stress on faults, and that the dehydroxylation reaction takes up heat from the energy released on the fault during earthquake slip. This effect, which inhibits the rise in temperature in the fault, may be significant in clay-rich faults such as subduction boundary faults.

  • Research Products

    (37 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (28 results)

  • [Journal Article] Mineral assemblage anomalies in the slip zone of the 1999 Taiwan Chi-Chi earthquake : Ultrafine particles preserved only in the latest slip zone2014

    • Author(s)
      Hirono, T., Kameda, J., Kanda, H., Tanikawa, W., and Ishikawa, T
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Re-evaluation of frictional heat recorded in the dark gouge of the shallow part of a megasplay fault at the Nankai Trough2014

    • Author(s)
      Hirono, T., Ishikawa, T., Masumoto, H., Kameda, J., Yabuta, H., and Mukoyoshi, H
    • Journal Title

      Tectonophysics

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of slip parameters associated with frictional heating during the 1999 Taiwan Chi-Chi earthquake by vitrinite reflectance geothermometry2014

    • Author(s)
      Maekawa, Y., Hirono, T., Yabuta, H., Mukoyoshi, H., Kitamura, M., Ikehara, M., Tanikawa, W., and Ishikawa, T
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coseismic dehydration of serpentinite : Evidence from high-velocity friction experiments2013

    • Author(s)
      Lin, A., Takano, S., Hirono, T., and Kanagawa, K
    • Journal Title

      Chemical Geology

      Volume: 344 Pages: 50–62

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Importance of mechanochemical effects on fault slip behavior during earthquakes2013

    • Author(s)
      Hirono, T., Tanikawa, W., Honda, G., Kameda, J., Fukuda, J., and Ishikawa, T.
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 40 Pages: 1–5

    • DOI

      10.1002/grl.50609

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 長野県天然記念物,中央構造線安康露頭における原岩の判定と地質境界断層の決定‐偏光顕微鏡観察と全岩化学分析による解析‐2013

    • Author(s)
      河本和朗・石川剛志・松多範子・廣野哲朗
    • Journal Title

      伊那谷自然史論集

      Volume: 14 Pages: 1–17

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 断層岩の微量元素組成・同位体組成からみた地震時の流体岩石相互作用2012

    • Author(s)
      石川剛志・廣野哲朗
    • Journal Title

      地球化学

      Volume: 46 Pages: 217–230

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 断層掘削研究によって明らかになった地震時の断層滑り挙動とその物理化学的側面2012

    • Author(s)
      廣野哲朗・小村健太朗・藤本光一郎・伊藤久男・ジェームズ・モリ・ジロウ・佐藤比呂志
    • Journal Title

      地学雑誌

      Volume: 122 Pages: 323–342

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Implications of the thermal properties and kinetic parameters of dehydroxylation of mica minerals for fault weakening, frictional heating, and earthquake energetics2011

    • Author(s)
      Hirono, T. and Tanikawa, W
    • Journal Title

      Earth and Planetary Science Letters

      Volume: 307 Pages: 161–172

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 断層深部掘削研究の進展とその活断層研究への応用2013

    • Author(s)
      廣野哲朗
    • Organizer
      日本活断層学会2013年度秋季学術大会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(つくば市)
    • Year and Date
      2013-11-29
  • [Presentation] 鉱物におけるメカノケミカル効果が地震時の断層滑り挙動に与える影響について2013

    • Author(s)
      廣野哲朗・谷川亘・亀田純・福田惇一・石川剛志
    • Place of Presentation
      神奈川県民ホール(横浜市)
    • Year and Date
      2013-10-09
  • [Presentation] 台湾チェルンプ断層における炭質物のラマン分光分析および赤外分光分析2013

    • Author(s)
      前川由佳・廣野哲朗・薮田ひかる・谷川亘・石川剛志
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2013-05-24
  • [Presentation] 地震時の粉砕によりダメージを受けた石英粒子の間隙水への溶解現象について2013

    • Author(s)
      上田明広・廣野哲朗・神田大樹・谷川亘・石川剛志
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2013-05-24
  • [Presentation] 南海トラフ巨大分岐断層の掘削コア試料における鉱物組成および炭質物分析2013

    • Author(s)
      増本広和・廣野哲朗・薮田ひかる・石川剛志・谷川亘
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2013-05-22
  • [Presentation] Characterization of carbonaceous materials in the Taiwan Chelungpu fault by microRaman spectroscopy2012

    • Author(s)
      Maekawa, Y., Yabuta, H., and Hirono, T
    • Organizer
      AGU (American Geophysical Union) 2012 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      2012-12-04
  • [Presentation] 中央構造線安康地域における断層ガウジでの流体-岩石相互作用と摩擦特性2012

    • Author(s)
      松多範子・石川剛志・藤本光一郎・亀田純・河本和朗・西尾嘉朗・廣野哲朗
    • Organizer
      日本地震学会2012年度秋季大会
    • Place of Presentation
      函館市民会館(函館市)
    • Year and Date
      2012-10-19
  • [Presentation] 台湾チェルンプ断層における炭質物のラマン分光分析2012

    • Author(s)
      前川由佳・薮田ひかる・廣野哲朗・谷川亘
    • Organizer
      日本地震学会2012年度秋季大会
    • Place of Presentation
      函館市民会館(函館市)
    • Year and Date
      2012-10-19
  • [Presentation] 房総付加体における断層滑り面の化学的-鉱物学的特徴2012

    • Author(s)
      松多範子・石川剛志・廣野哲朗
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2012-05-24
  • [Presentation] アルパイン断層掘削計画の概要とその成果速報2012

    • Author(s)
      福田惇一・廣野哲朗・奥平敬元・石川剛志・佐藤比呂志・Rupert Sutherland・John Townend・Virginia Toy
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2012-05-24
  • [Presentation] コサイスミック化学反応におけるメカノケミカル効果2012

    • Author(s)
      廣野哲朗・谷川亘・石川剛志・亀田純・福田惇一
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2012-05-22
  • [Presentation] 熔融起源・粉砕起源のシュードタキライトにおける微量元素組成変化について2012

    • Author(s)
      本多剛・石川剛志・廣野哲朗・高木秀雄
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2012-05-22
  • [Presentation] 流体制御型摩擦試験装置を用いた高間隙水圧条件下における摩擦実験2012

    • Author(s)
      本多剛・谷川亘・石川剛志・廣野哲朗
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2012-05-22
  • [Presentation] 地震性滑りに伴う断層での高温流体発生の実験的再現2012

    • Author(s)
      本多剛・谷川亘・石川剛志・廣野哲朗
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2012-05-22
  • [Presentation] 台湾チェルンプ断層における炭質物のラマン分光分析2012

    • Author(s)
      前川由佳・薮田ひかる・廣野哲朗
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2012-05-22
  • [Presentation] アルパイン断層掘削プロジェクトの成果速報2012

    • Author(s)
      福田惇一・廣野哲朗・奥平敬元・石川剛志・佐藤比呂志・Rupert Sutherland・John Townend・Virginia Toy
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2012-05-22
  • [Presentation] 中央構造線の断層ガウジにおける地震時-非地震時の物理化学的反応について2012

    • Author(s)
      松多範子・石川剛志・廣野哲朗・河本和朗・藤本光一郎・亀田純・西尾嘉朗
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2012-05-20
  • [Presentation] Geochemical signature of fluid-rock interaction in the fault gouge from the Middle Tectonic Line, Japan2011

    • Author(s)
      Matsuta, N., Ishikawa, T., Kameda, J., Kawamoto, K., Nishio, T., Honda, G. and Hirono, T
    • Organizer
      AGU (American Geophysical Union) 2011 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      2011-12-07
  • [Presentation] 粘土鉱物の脱OH反応が地震時の断層滑り挙動に与える影響について2011

    • Author(s)
      廣野哲朗・谷川亘
    • Organizer
      日本地震学会2011年度秋季大会
    • Place of Presentation
      グランシップ(静岡市)
    • Year and Date
      2011-10-12
  • [Presentation] 地震性滑りによる高温流体の発生とそれに伴う物理化学的過程2011

    • Author(s)
      本多剛・谷川亘・石川剛志・廣野哲朗
    • Organizer
      日本地震学会2011年度秋季大会
    • Place of Presentation
      グランシップ(静岡市)
    • Year and Date
      2011-10-12
  • [Presentation] 中央構造線の断層がガウジにおける水-岩石相互作用2011

    • Author(s)
      松多範子・石川剛志・亀田純・河本和郎・西尾嘉朗・本多剛・廣野哲朗
    • Organizer
      日本地震学会2011年度秋季大会
    • Place of Presentation
      グランシップ(静岡市)
    • Year and Date
      2011-10-12
  • [Presentation] Frictional melting and generation of high-temperature fluids during coseismic slip in an ancient megasplay fault2011

    • Author(s)
      Honda, G., Ishikawa, T., Hirono, T., and Mukoyoshi, H
    • Organizer
      Asia Oceania Geoscience Society 8th Annual General Meeting
    • Place of Presentation
      Taipei
    • Year and Date
      2011-08-12
  • [Presentation] Fluid rock interaction of the gouge samples of the Median Tectonic Line2011

    • Author(s)
      Matsuta, N., Ishikawa, T., Kameda, J., Kawamoto, K., Nishio, T., Honda, G., and Hirono, T
    • Organizer
      Asia Oceania Geoscience Society 8th Annual General Meeting
    • Place of Presentation
      Taipei
    • Year and Date
      2011-08-12
  • [Presentation] Coseismic chemical reactions during earthquake slip2011

    • Author(s)
      Hirono, T
    • Organizer
      Asia Oceania Geoscience Society 8th Annual General Meeting
    • Place of Presentation
      Taipei
    • Year and Date
      2011-08-11
  • [Presentation] 脱OH反応後の粘土鉱物の組織構造と摩擦滑り特性2011

    • Author(s)
      廣野哲朗・本多剛・谷川亘
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2011-05-23
  • [Presentation] 断層滑り時における岩石-水相互作用2011

    • Author(s)
      本多剛・石川剛志・谷川亘・廣野哲朗
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2011-05-23
  • [Presentation] 高速摩擦実験時のテフロン混入による滑り挙動への影響2011

    • Author(s)
      本多剛・平井望・谷川亘・廣野哲朗
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2011-05-23
  • [Presentation] 中央構造線の断層ガウジにおける岩石-水相互作用:微量元素・同位体分析からのアプローチ2011

    • Author(s)
      松多範子・石川剛志・廣野哲朗・本多剛・西尾嘉朗・河本和郎
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2011-05-23

URL: 

Published: 2015-07-16  

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