海溝型地震発生機構の理解：シリカ・粘土続成作用からのアプローチ

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24740339
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 亀田 純 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (40568713)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 東北地方太平洋沖地震 / 遠洋性粘土 / スメクタイト

Outline of Annual Research Achievements

東北沖地震では、従来非地震性領域と考えられていた海溝先端まで破壊すべりが伝播し、巨大津波を引き起こしたと考えられている。このような海溝浅部における断層運動の実態解明を目的として、プレート境界断層を含む掘削試料と日本海溝アウターライズで採取された掘削試料の鉱物分析を行った。これらの試料にはオパールや火山ガラスなどの非晶質成分が多く含まれるため、方解石を内標準とする検量線を作成し、試料の定量ＸＲＤ分析を行った。
分析の結果、周辺の岩石に比べてプレート境界断層には非晶質成分が少なく、一方スメクタイトが高い濃度で確認された（６０～８０％）。このようなスメクタイト濃集層は、沈み込む直前の堆積物中にも確認することができた。スメクタイトは、摩擦強度が小さく、高速すべり時には効果的に断層強度を低下させることが知られている。したがって、日本海溝におけるプレート境界断層の発達過程や地震発生時の浅部断層すべりは、上記の鉱物学的特徴に強く影響を受けているものと考えられる。
遠洋性スメクタイトは、プレートの沈む込みに伴い深部ではより高温で安定なイライトへと相変化していると予想される。日本海溝の温度構造と反応速度論にもとづいて、沈み込み帯内部におけるイライト化反応をモデル化してみると、海溝軸から～５０ｋｍまではほとんど反応がすすまず、それより陸側で急激に反応が進むと予想される。このことは、地震発生時における海溝浅部のすべり挙動が、プレート境界の広い領域に存在するスメクタイトに大きく支配されていたことを示唆する。

Research Products

• [Journal Article] Mineral assemblage anomalies in the slip zone of the 1999 Taiwan Chi-Chi earthquake: Ultrafine particles preserved only in the latest slip zone (2014)
  • Author(s): T., Hirono, J. Kameda, H. Kanda, W. Tanikawa, T. Ishikawa
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 41 Pages: 3052-3059
  • DOI: 10.1002/2014GL059805
  • 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 Trough (2014)
  • Author(s): T., Hirono, T. Ishikawa, H. Masumoto, J. Kameda, H. Yabuta, H. Mukoyoshi
  • Journal Title: Tectonophysics Volume: 626 Pages: 157-169
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2014.04.020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quartz deposition and its influence on deformation process of megathrust in subduction zone (2014)
  • Author(s): J., Kameda, K. Kawabata, Y. Hamada, A. Yamaguchi, G. Kimura
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66 Pages: 13
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-13
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Geochemical and mineralogical characteristics of fault gouge in the Median Tectonic Line, Japan: evidence for earthquake slip (2014)
  • Author(s): T., Ishikawa, T. Hirono, N. Matsuta, K. Kawamoto, K. Fujimoto, J. Kameda, Y. Nishio, Y. Maekawa, G. Honda
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66 Pages: 36
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-36
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Frictional properties of incoming pelagic sediments at the Japan Trench: Implications for large slip at a shallow plate boundary during the 2011 Tohoku earthquake (2014)
  • Author(s): M., Sawai, T., Hirose, J. Kameda
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66 Pages: 65
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-65
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Frictional properties of sediments entering the Costa Rica subduction zone offshore the Osa Peninsula: Implications for fault slip in shallow subduction zones (2014)
  • Author(s): Y., Namiki, A. Tsutsumi, K. Ujiie, J. Kameda
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66 Pages: 72
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-72
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The influence of organic-rich shear zones on pelagic sediment deformation and seismogenesis in a subduction zone (2014)
  • Author(s): J., Kameda, Y. Kouketsu, M. Shimizu, A. Yamaguchi, Y. Hamada, M. Hamahashi, H. Koge, R. Fukuchi, M. Ikeda, T. Kogure, G. Kimura
  • Journal Title: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences Volume: 109 Pages: 228-238
  • DOI: 10.2465/jmps.140403
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Changes in illite crystallinity within an ancient tectonic boundary thrust caused by thermal mechanical and hydrothermal effects: An example from the Nobeoka Thrust southwest Japan (2014)
  • Author(s): R., Fukuchi, K. Fujimoto, J. Kameda, M. Hamahashi, A. Yamaguchi, G. Kimura, Y. Hamada, Y. Hashimoto, Y. Kitamura, S. Saito
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66 Pages: 116
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-116
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Friction properties of the plate boundary megathrust beneath the frontal wedge near the Japan Trench: an inference from topographic variation (2014)
  • Author(s): H., Koge, T. Fujiwara, S. Kodaira, S. Tomoyuki, J. Kameda, Y. Kitamura, M. Hamahashi, R. Fukuchi, A. Yamaguchi, Y. Hamada, J. Ashi, G. Kimura
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 66 Pages: 153
  • DOI: 10.1186/s40623-014-0153-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Mineral Characteristics of the Plate-boundary Fault at the Japan Trench (2014)
  • Author(s): J. Kameda, M. Shimizu, K. Ujiie, T. Hirose, M. Ikari, F. Remitti, J. Mori, F. Chester, G. Kimura
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society
  • Place of Presentation: ロイトンホテル札幌（札幌市）
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-07-31
• [Presentation] 日本海溝プレート境界断層の鉱物学的特徴と発達過程 (2014)
  • Author(s): 亀田純、清水麻由子、氏家恒太郎、廣瀬丈洋、M. Ikari、F. Remitti、J. Mori、F. Chester、濱田洋平、木村学
  • Organizer: 地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
  • Year and Date: 2014-04-28 – 2014-05-02
  • Invited