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蛇紋岩の高温高圧変形実験に基づくスロー地震発生メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 12J07168
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 固体地球惑星物理学
研究機関広島大学

研究代表者

岡崎 啓史  広島大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードスロー地震 / 蛇紋岩 / 脱水反応 / 高間隙水圧 / 沈み込み帯 / 岩石変形実験 / 変成作用 / 変成岩 / 剪断変形 / 地震 / 摩擦実験
研究概要

本研究の目的は、高温高間隙水圧条件下で蛇紋岩の変形実験を行い、沈み込み帯で起こっているスロー地震発生機構を物質科学的側面から解明することである。昨年度において研究の目標はおおむね達成し、本年度は昨年度の研究結果を学術論文として投稿した。さらに、比較検証のため、沈み込み帯に存在すると考えられる塩基性片岩の高温高圧三軸変形実験をアメリカのブラウン大学におもむき行った。
塩基性片岩の力学特性を調べるために、Griggs型高温高圧変形試験機を用いて温度300-650℃、封圧750-1.5、変形速度0.001-1㎛/sの範囲で変形実験を行った。実験試料には四国三波川変成岩帯産の玄武岩を原岩とする変成度の異なる(鉱物組み合わせ、特に角閃石の組成が異なる)二つの塩基性片岩、低変成度のgreenschistと高変成度のepidote amphibole schistを用いた。どちらの試料とも封圧1GPa、温度400℃の変成相の安定条件下において延性的な挙動を示した。しかし、封圧を変化させると勇断応力は増加し、そのstress exponentは非常に高い(n~30)ことから変形メカニズムはsemibrittleであるとわかった。一方、封圧1GPa、温度500℃の変成相の境界付近において力学挙動自体はsemibrittleであり延性的な挙動ではあるが変形が集中し、摩擦(破壊)すべりがおこった。このことは、変形メカニズムがsemibrittleでも海洋地殻が沈み込み、累進変成作用を受けている間は弱面(プレートからはがれやすい面)をつくり、摩擦すべりをおこすのに対して、海洋地殻がプレートからはがれて大陸側に付加し、上昇する過程(安定条件下)では変形が集中せず塊状として振る舞う可能性があることが分かった。また、塩基性片岩中にできた弱面は安定滑りを示すので地震を引き起こすことはできないが、他の場所(例えば蛇紋岩中)で発生した破壊すべりを減速し、スロー地震発生領域を広げている可能性がある。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Permeability, porosity and pore geometry evolution during compaction of Neogene sedimentary rocks2014

    • 著者名/発表者名
      Okazaki, K., H. Noda, S-I., Ueh ara, T., Shimamoto
    • 雑誌名

      Journal of Structural Geology

      巻: 62 ページ: 1-12

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shear-induced permeability anisotropy of simulated serpentinite gouge produced by triaxial deformation experiments2013

    • 著者名/発表者名
      Okazaki, K, I, Katayama, H. Noda
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letter

      巻: 40 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Slow earthquakes associated with fault healing on a serpentinized plate interface2013

    • 著者名/発表者名
      Katayama, I., M. Iwata, K. Okazaki, K. Hirauchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shear-induced permeability anisotropy of simulated serpentinite gouge produced by triaxial deformation experiments,2013

    • 著者名/発表者名
      Okazaki, K, I, Katayama, H. Noda
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letter

      巻: (in press)

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of pore fluid pressure on the frictional strength of antigorite serpentinite2012

    • 著者名/発表者名
      Okazaki, K., I., Katayama, M., Takahashi,
    • 雑誌名

      Tectonophysics,

      巻: 583 ページ: 49-53

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2012.10.017

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Episodic tremor and slow slip potentially linked to permeability contrasts at the Moho2012

    • 著者名/発表者名
      Katayama, I., T. Terada, K. Okazaki, W. Tanikawa
    • 雑誌名

      Nature Geoscience

      巻: 5 ページ: 731-734

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Rheological property of mafic schist and geological interpretation to the subducti on dynamics2013

    • 著者名/発表者名
      Okazaki, K., G. Hirth
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2013-12-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Strengthening of synthetic quartz-rich sediments during tithe-dependent compaction due to pressure solution-precipitation compaction creep2013

    • 著者名/発表者名
      Noda, H., K. Okazaki, I. Katayama
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2013-12-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Slow stick-slip of serpentinite as a possible mechanism of slow earthquakes2013

    • 著者名/発表者名
      Okazaki, K., I. Katayama, M. Takahashi
    • 学会等名
      Southern California Earthquake Center Annual Meeting
    • 発表場所
      Palm Springs, USA
    • 年月日
      2013-08-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Water accumulation and pore pressure build-up in mantle wedge due to permeability2012

    • 著者名/発表者名
      Katayama, I., K. Okazaki, W. Tanikawa
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2012-12-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Shear-induced permeability anisotropy of simulated antigorite serpentinite gouge2012

    • 著者名/発表者名
      Okazaki, K., I. Katayama, H. Noda, M. Takahashi
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2012-12-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] タルクの摩擦特性における間隙水圧の影響2012

    • 著者名/発表者名
      上原真一、岡崎啓史、清水以知子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2012大会
    • 発表場所
      千葉市
    • 年月日
      2012-05-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 蛇紋岩の浸透率異方性と沈み込み帯での流体経路2012

    • 著者名/発表者名
      片山郁夫、川野誠矢、岡崎啓史
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2012大会
    • 発表場所
      千葉市(招待講演)
    • 年月日
      2012-05-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 蛇紋岩の摩擦挙動に対する間隙水圧の影響2012

    • 著者名/発表者名
      岡崎啓史、片山郁夫、高橋美紀
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2012大会
    • 発表場所
      千葉市
    • 年月日
      2012-05-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Development of permeability anisotropy of antigorite serpentinite gouge during shear deformation2012

    • 著者名/発表者名
      Okazaki, K., I. Katayama, H. Noda, M. Takahashi
    • 学会等名
      Gordon Research Conference Rock Deformation
    • 発表場所
      Andover, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] TBD2012

    • 著者名/発表者名
      Noda, H., K. Okazaki, I. Katayama
    • 学会等名
      Gordon Research Conference Rock Deformation
    • 発表場所
      Andover, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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