熱水摩擦実験に基づくスロー地震発生の物理化学プロセスの解明

• 研究課題/領域番号: 16H04064
• 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: 地質学
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 廣瀬 丈洋 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー (40470124)
• 研究協力者: 谷川 亘 ; 高橋 美紀
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2016年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
• キーワード: スロー地震 / 断層 / 摩擦 / 熱水 / 沈み込み帯 / 摩擦実験

研究成果の概要

沈み込み帯で発生するスロー地震は高温・熱水環境場で発生する。そこで、スロー地震発生場に実際存在すると考えられる岩石を用いて、熱水環境条件で摩擦実験をおこなった。実験結果およびこれまで報告されているデータから、東北プレート境界の深さ方向の断層すべり安定性モデルを構築することができた。また、南海トラフプレート境界においては、泥質片岩の摩擦特性が深部スロー地震の発生に関与している予察的な結果を得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

地震震源域に実際に存在しうる岩石の高温熱水条件での摩擦特性を調べることは、ゆっくりとした地震から高速すべりをする巨大地震の発生機構とその関連性を調べる上で重要である。本研究によって、熱水環境下において多様な地震すべり速度条件で摩擦実験が可能な回転式熱水試験機をはじめて開発することができた。さらに実験結果から、東北プレート境界における断層すべり安定性モデルを構築することができた。今後、このようなモデルを用いた数値計算などにより、沈み込み帯で発生する多様な地震の発生に関する理解がより深まると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamic weakening of ring faults and catastrophic caldera collapses (2019)
  • 著者名/発表者名: Han Raehee、Kim Jong-Sun、Kim Chang-Min、Hirose Takehiro、Jeong Jong Ok、Jeong Gi Young
  • 雑誌名: Geology 巻: 47 号: 2 ページ: 107-110
  • DOI: 10.1130/g45687.1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Access to Deep Subseafloor Science (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamada, Brandon Dugan, Takehiro Hirose, Saneatsu Saito
  • 雑誌名: Oceanography 巻: 32 号: 1 ページ: 95-97
  • DOI: 10.5670/oceanog.2019.127
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 断層の強度に関する論争と学際的アプローチの必要性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋 美紀、廣瀬 丈洋、飯尾 能久
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 124 号: 9 ページ: 725-739
  • DOI: 10.5575/geosoc.2018.0015
  • NAID: 130007531001
  • ISSN: 0016-7630, 1349-9963
  • 年月日: 2018-09-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] 南海トラフ地震発生帯掘削がもたらした沈み込み帯の新しい描像 (2018)
  • 著者名/発表者名: 木村 学・木下正高・金川久一・金松敏也・芦 寿一郎・斎藤実篤・廣瀬丈洋・山田泰広・荒木英一郎・江口暢久・Sean Toczko
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 124 号: 1 ページ: 47-65
  • DOI: 10.5575/geosoc.2017.0069
  • NAID: 130007377688
  • ISSN: 0016-7630, 1349-9963
  • 年月日: 2018-01-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In-situ mechanical weakness of subducting sediments beneath a plate boundary d?collement in the Nankai Trough (2018)
  • 著者名/発表者名: Yohei Hamada, Takehiro Hirose, Akira Ijiri, Yasuhiro Yamada, Yoshinori Sanada, Saneatsu Saito, Noriaki Sakurai, Takamitsu Sugihara, Takahiro Yokoyama, Tomokazu Saruhashi, Tatsuhiko Hoshino, Nana Kamiya, Stephen Bowden, Margaret Cramm, Susann Henkel, Kira Homola, Hiroyuki Imachi, Masanori Kaneko, （他23名）
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 5 号: 1 ページ: 1-70
  • DOI: 10.1186/s40645-018-0228-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Strength characteristics of sediments from a gas hydrate deposit in the Krishna-Godavari Basin on the eastern margin of India (2018)
  • 著者名/発表者名: Takehiro Hirose, Wataru Tanikawa, Yohei Hamada, Weiren Lin, Kentaro Hatakeda, Osamu Tadai, Hung Y. Wu, Shun Nomura, Natsue Abe, Lallan P. Gupta, Takamitsu Sugihara, Yuka Masaki, Masataka Kinoshita, Yasuhiro Yamada, NGHP Expedition 02 JAMSTEC Science Team
  • 雑誌名: Marine and Petroleum Geology 巻: 印刷中 ページ: 348-355
  • DOI: 10.1016/j.marpetgeo.2018.08.017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Continuous depth profile of the rock strength in the Nankai accretionary prism based on drilling performance parameters (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamada Yohei、Kitamura Manami、Yamada Yasuhiro、Sanada Yoshinori、Sugihara Takamitsu、Saito Saneatsu、Moe Kyaw、Hirose Takehiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/s41598-018-20870-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Frictional properties of JFAST core samples and implications for slow earthquakes at the Tohoku subduction zone (2017)
  • 著者名/発表者名: Michiyo Sawai, Andre R. Niemeijer, Takehiro Hirose, Christopher J. Spiers
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 44 号: 17 ページ: 8822-8831
  • DOI: 10.1002/2017gl073460
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In Situ Stress and Pore Pressure in the Deep Interior of the Nankai Accretionary Prism, Integrated Ocean Drilling Program Site C0002 (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitajima Hiroko、Saffer Demian、Sone Hiroki、Tobin Harold、Hirose Takehiro
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 44 号: 19 ページ: 9644-9652
  • DOI: 10.1002/2017gl075127
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 実験室から探る南海トラフ地震断層運動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬 丈洋
  • 雑誌名: 地盤工学会誌 巻: 65 ページ: 70-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of water on strain localization in calcite fault gouge (2017)
  • 著者名/発表者名: Rempe M., Smith S., Mitchell M., Hirose T., and Di Toro G.
  • 雑誌名: Journal of Structural Geology 巻: 97 ページ: 104-117
  • DOI: 10.1016/j.jsg.2017.02.007
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Frictional strength of ground dolerite gouge at a wide range of slip rates (2016)
  • 著者名/発表者名: Wada, J., Kanagawa, K., Kitajima, H., Takahashi, M., Inoue, A., Hirose, T., Ando, J. and Noda, H.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 121 号: 4 ページ: 2961-2979
  • DOI: 10.1002/2015jb012013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] インド東沿岸域クリシュナ・ゴダバリ盆地における堆積層の強度特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬 丈洋、谷川 亘、濱田 洋平、林 為人、畠田 健太朗、多田井 修、Hung Yu Wu、野村 瞬、阿部 なつ江、Lallan Gupta、杉原 孝充、正木 裕香、木下 正高、山田 泰広、NGHP Expedition 02 JAMSTEC Science Team
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] 新しい回転式熱水剪断試験機の開発～エンセラダスの海底下地震断層運動の再現に向けて～ (2018)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬 丈洋、渋谷 岳造
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] Relationship Between Frictional Heating and Water Adsorption in Simulated Fault Gouge Sheared at Elevated Slip Rates (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Mizoguchi, Takehiro Hirose
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society Annual Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 室戸沖における南海トラフ沈み込み帯先端部の古地温異常 (2018)
  • 著者名/発表者名: 神谷奈々、廣瀬丈洋、濱田洋平、山本由弦、林為人、Expedition 370 乗船研究者
  • 学会等名: 日本地質学会第125年学術大会
• [学会発表] 大気中とアルゴン雰囲気中におけるめのうの中速摩擦強度 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村山寛樹、金川久一、廣瀬丈洋、古川 登
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] Paleo-thermal anomaly along with the decollement off the Cape of Muroto, Japan: controlled by subduction (2018)
  • 著者名/発表者名: Nana Kamiya, Takehiro Hirose, Yuzuru Yamamoto, Yohei Hamada, Stephen A. Bowden, Man-Yin Tsang, Kiho Yang, Satoshi Tonai, Weiren Lin
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Excess fluid pressure development beneath the decollement at the Nankai subduction zone (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehiro HIROSE、Nana KAMIYA、Yuzuru Yamamoto、Heuer Verena、Fumio INAGAKI、Yuki Morono、Kubo Yusuke、Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017 / SSS04-17
  • 国際学会
• [学会発表] Fluid pressure development beneath the decollement at the Nankai subduction zone: its implications for slow earthquakes (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehiro Hirose, Nana Kamiya, Yuzuru Yamamoto, Verena Heuer , Fumio Inagaki , Yusuke Kubo
  • 学会等名: AGU fall meeting 2017 / S43B-0861
  • 国際学会
• [学会発表] Estimation of thermal conductivity change of basalt with subducting in Nankai Trough by laboratory measurements under separate high-pressure and high-temperature conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: Weiren Lin, Osamu Tadai, Masataka Kinoshita, Jun Kameda, Wataru Tanikawa, Takehiro Hirose, Yohei Hamada, Osamu Matsubayashi
  • 学会等名: AGU fall meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Physical properties of the Nankai accretionary prism, off Cape Muroto: Preliminary results of IODP Expedition 370 (2017)
  • 著者名/発表者名: Nana KAMIYA、Natsumi OKUTSU、Takehiro HIROSE, Fumio INAGAKI、Heuer Verena、Yuki Morono、 Kubo Yusuke
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017 / MIS22-P08
  • 国際学会
• [学会発表] In-situ stress states at the toe of the Nankai Trough off Muroto, SW Japan determined by anelastic strain recovery method (2017)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiro Sugimoto, Yuzuru Yamamoto, Weiren Lin, Yuhji Yamamoto, Takehiro Hirose, Nana Kamiya, Verena Heuer, Fumio Inagaki, Yuki Morono, Yusuke Kubo, Lena Maeda, Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] The effect of fluids on the frictional behavior of calcite gouge (2016)
  • 著者名/発表者名: Marieke Rempe, Giulio Di Toro, Thomas M Mitchell, Takehiro Hirose, Steven A.F. Smith, Joerg Renner
  • 学会等名: 2016 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ、アメリカ合衆国
  • 年月日: 2016-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Strength Profile of the Active Nankai Accretionary Prism: Inferences from Mechanical Property of Cuttings Collected During IODP Expedition 348 (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirose Takehiro, Kitamura Manami, Kitajima Hiroko, Sone Hiroki
  • 学会等名: International Symposium Crustal Dynamics 2016
  • 発表場所: 高山市民文化会館、岐阜県高山市
  • 年月日: 2016-07-20
  • 国際学会
• [学会発表] 東北沖沈み込みプレート境界物質の摩擦挙動と地震発生 (2016)
  • 著者名/発表者名: 澤井 みち代、Niemeijer Andre、廣瀬 丈洋、Spiers Christopher
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県千葉市
  • 年月日: 2016-05-25
  • 招待講演
• [学会発表] In situ stress state within the inner accretionary prism in the Nankai Trough: Inferences from drilling observations during IODP Expedition 348 (2016)
  • 著者名/発表者名: Demian M Saffer, Harold Tobin, Takehiro Hirose, David Castillo
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県千葉市
  • 年月日: 2016-05-24
  • 国際学会
• [学会発表] Frictional property of rocks in the Izu forearc: implications for the Boso slow slip events (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirose Takehiro, Hyodou Geni, Saito Saneatsu
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県千葉市
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会