断層内の非晶質珪酸塩の構造と成因

• 研究課題/領域番号: 15H03746
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 亀田 純 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (40568713)
• 連携研究者: 杉山 和正 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (40196762) ; 堤 昭人 京都大学, 大学院理学研究院, 助教 (90324607) ; 竹下 徹 北海道大学, 大学院理学研究院, 教授 (30216882)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2015年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: 断層岩 / メカノケミストリー / 摩擦発熱 / 粘土鉱物 / スメクタイト / 非晶質 / 断層ガウジ / X線構造解析 / 地震 / 断層

研究成果の概要

断層内の含水粘土鉱物の熱的・機械的非晶質化過程について検討した。カオリナイトと緑泥石の高温脱水実験により、これらの鉱物が異なる温度で脱水非晶質化すること、またその反応進行度をX線回折法により評価可能であることが分かった。この性質は、沈み込み帯地震断層の新たな温度評価指標として有用である。また、機械的作用による脱水反応の促進効果が認められたが、これは鉱物層間の水素結合の選択的破壊に起因していることが分かった。南海トラフの地震断層では、断層面において選択的に相転移反応が進行しており、これは断層すべりに伴って反応の活性化エネルギーが低下することでもたらされることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Three-dimensional texture of natural pseudotachylyte: pseudotachylyte formation mechanism in hydrous accretionary complex (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada, Y., G. Kimura, J. Kameda, A. Yamaguchi, M. Hamahashi, R. Fukuchi, Y. Kitamura, and S. Okamoto
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 27:e12241 号: 2 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1111/iar.12241
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sensitivity of Clay Suspension Rheological Properties to pH, Temperature, Salinity, and Smectite-Quartz Ratio (2017)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J., T. Morisaki
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 44 号: 19 ページ: 9615-9621
  • DOI: 10.1002/2017gl075334
  • NAID: 120006454485
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alteration and dehydration of subducting oceanic crust within subduction zones: implications for decollement step-down and plate boundary seismogenesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun Kameda, Sayako Inoue, Wataru Tanikawa, Asuka Yamaguchi, Yohei Hamada, Yoshitaka Hashimoto and Gaku Kimura
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 69 号: 1 ページ: 52-52
  • DOI: 10.1186/s40623-017-0635-1
  • NAID: 120006333808
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evolution of the median tectonic line fault zone, SW Japan, during exhumation (2017)
  • 著者名/発表者名: Shigematsu, N., Kametaka, M., Inada, N., Miyawaki, M., Miyakawa, A., Kameda, J., Togo, T., Fujimoto, K.
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 696-697 ページ: 52-69
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2016.12.017
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Opal-CT in chert beneath the toe of the tohoku margin and its influence on the seismic aseismic transition in subduction zones (2017)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J., Okamoto, A., Sato, K., Fujimoto, K., Yamaguchi, A., Kimura, G.
  • 雑誌名: Geophysical research Letters 巻: 44 号: 2 ページ: 687-693
  • DOI: 10.1002/2016gl071784
  • NAID: 120006329012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Source and sink of fluid in pelagic siliceous sediments along a cold subduction plate boundary (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, A., S. Hina, Y. Hamada, J. Kameda, M. Hamahashi, T. Kuwatani, M. Shimizu, and G. Kimura
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 686 ページ: 146-157
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2016.07.030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exchangeable cation composition of the smectite-rich plate boundary fault at the Japan Trench (2016)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J., C. Inaoi, M. Conin
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 43 号: 7 ページ: 3112-3119
  • DOI: 10.1002/2016gl068283
  • NAID: 120005849915
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 海溝型地震・津波発生における粘土鉱物の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 亀田純・清水麻由子
  • 雑誌名: 粘土科学 巻: 印刷中
  • NAID: 130006243011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strength characteristics of Japan Trench borehole samples in the high-slip region of the 2011 Tohoku-Oki earthquake (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikari, M., J. Kameda, A. Kopf, D. Saffer
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 412 ページ: 35-41
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2014.12.014
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pelagic smectite as an important factor in tsunamigenic slip along the Japan Trench (2015)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J., Shimizu, M., Ujiie, K., Hirose, T., Ikari, M., Mori, J., Oohashi, K., and Kimura, G.
  • 雑誌名: Geology 巻: 43 号: 2 ページ: 155-158
  • DOI: 10.1130/g35948.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure and lithology of the Japan Trench subduction plate boundary fault (2015)
  • 著者名/発表者名: Kirkpatrick, J. D., C. D. Rowe, K. Ujiie, J. C. Moore, C. Regalla, F. Remitti, V. Toy, M. Wolfson-Schwehr, J. Kameda, S. Bose, and F. M. Chester
  • 雑誌名: Tectonics 巻: 34 号: 1 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1002/2014tc003695
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiple damage zone structure of an exhumed seismogenic megasplay fault in a subduction zone -a study from the Nobeoka Thrust Drilling Project (2015)
  • 著者名/発表者名: Hamahashi M, Hamada Y, Yamaguchi A, Kimura G, Fukuchi R, Saito S, Kameda J, Kitamura Y, Fujimoto K, Hashimoto Y
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 67:30 号: 1 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1186/s40623-015-0186-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Estimation of slip rate and fault displacement during shallow earthquake rupture in the Nankai subduction zone (2015)
  • 著者名/発表者名: Hamada, Y., Sakaguchi, A., Tanikawa, W., Yamaguchi, A., Kameda, J. and Kimura, G
  • 雑誌名: Earth Planet and Space 巻: 67:39 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1186/s40623-015-0208-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Deformation structures in the frontal prism near the Japan Trench: Insights from sandbox models (2015)
  • 著者名/発表者名: Bose, S., P., Saha, J. Mori, C. Rowe, K. Ujiie, F.M. Chester, M. Conin, C. Regalla, J., Kameda, V., Toy, J., Kirkpatrick, F., Remitti, J.C., Moore, M., Wolfson-Schwehr, Y., Nakamura, A., Gupta
  • 雑誌名: Journal of Geodynamics 巻: 89 ページ: 29-38
  • DOI: 10.1016/j.jog.2015.06.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrogeological responses to incoming materials at the erosional subduction margin, offshore Osa Peninsula, Costa Rica (2015)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J., Harris, R.N., Shimizu, M., Ujiie, K., Tsutsumi, A., Ikehara, M., Uno, M., Yamaguchi, A., Hamada, Y., Namiki, Y., Kimura, G.
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophys. Geosystems 巻: 16 号: 8 ページ: 2725-2742
  • DOI: 10.1002/2015gc005837
  • NAID: 120005693905
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Influence of swelling on frictional property of smectite gouge (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun Kameda, Toshihiko Shimamoto and Shengli Ma
  • 学会等名: JpGU-AGU joint meeting
• [学会発表] Exchangeable cation composition of the smectite-rich plate boundary fault at the Japan Trench (2016)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J., Inaoi, C., and Conin, M.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張国際会議場（千葉県・千葉市）
• [学会発表] 南海トラフ地震の震源域に迫る (2016)
  • 著者名/発表者名: 亀田純
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 招待講演
• [学会発表] 日本海溝におけるチャートの変形・続成過程 (2016)
  • 著者名/発表者名: 亀田純、岡本敦、佐藤公法、藤本光一郎、木村学
  • 学会等名: 日本地質学会学術大会
  • 発表場所: 日本大学（東京都・世田谷区）
• [学会発表] Interparticle forces between smectite platelets from natural fault gouge (2016)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J. and Inaoi, C
  • 学会等名: International Symposium on Crustal Dynamics 2016: Unified understanding of geodynamic processes at different time and length scale
  • 発表場所: Takayama City Hall （岐阜県・高山市）
  • 国際学会
• [学会発表] 南海トラフ巨大分岐断層の暗灰色ガウジにおけるイライト化反応の定量的評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増本広和・亀田 純・濱田洋平・北村有迅
  • 学会等名: 日本地質学会
  • 発表場所: 信州大学（長野県・長野市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 海溝型地震・津波発生における粘土鉱物の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 亀田純
  • 学会等名: 粘土科学討論会
  • 発表場所: 山口大学（山口県・山口市）
  • 年月日: 2015-09-02
  • 招待講演
• [学会発表] 中央構造線における断層ガウジの粘土鉱物組成と変形機構：三重県松阪市飯高町、粟野・田引露頭の例 (2015)
  • 著者名/発表者名: 稲生千咲・亀田純・重松紀生
  • 学会等名: 粘土科学討論会
  • 発表場所: 山口大学（山口県・山口市）
  • 年月日: 2015-09-02
• [学会発表] Hydrogeological responses to incoming materials at the erosional subduction margin, offshore Osa Peninsula, Costa Rica (2015)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J., Harris, R.N., Shimizu, M., Ujiie, K., Tsutsumi, A., Ikehara, M., Uno, M., Yamaguchi, A., Hamada, Y., Namiki, Y., Kimura, G.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • 年月日: 2015-05-22