地震断層の大深度掘削による応力と断層活動の関連性解明

• 研究課題/領域番号: 16H04065
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 林 為人 (リンウェイレン) 京都大学, 工学研究科, 教授 (80371714)
• 研究分担者: 橋本 善孝 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (40346698) ; 濱田 洋平 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 研究員 (80736091)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2016年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: 応力 / 断層 / 掘削 / 地震断層

研究成果の概要

応力と断層活動の関連性解明に寄与する目的で、各々の地震断層掘削において応力状態の計測を行った。兵庫県南部地震の野島断層掘削では、最大水平主応力の方向は深度の増大に伴って回転する現象を突き止め、地震後の応力蓄積プロセスの一環であると解釈された。釜石市で行った応力計測研究では、東北地方太平洋沖地震に伴い震源域では地震時に応力が急降下したことに対して、震源域の隣接地域では同一地震に伴って応力が急上昇したという新しい観測事実を得た。また、南海トラフ地震発生帯掘削では、コア試料による三次元応力計測に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

地震断層の破壊と伝播は、断層面上に働く応力と関係することが定性的にわかっているが、定量的な応力と断層活動の関連性については、我々人類はまだ十分な知識を持っていない。断層近傍の応力計測は、地下深部の断層まで掘削しなければ実施できないため、そのデータが不足している。本研究では、日本の主要な地震断層の応力計測を試み、有意義なデータを取得できたと共に、応力と断層活動の関連性に関する理解を多少なりとも増進させることができたと考えられる。このような研究の積み重ねは、将来の地震・津波に対する防災・減災対策の構築にも資すると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] University of Wisconsin-Madison(米国)
• [国際共同研究] 中国地質科学院地質力学研究所/中国科学院南海海洋研究所(中国)
• [国際共同研究] 国立台湾師範大学(台湾)
• [国際共同研究] Victoria University of Wellington/University of Otago/GNS Science(ニュージーランド)
• [国際共同研究] University of Wisconsin- Madison(米国)
• [国際共同研究] 国立台湾師範大学(台湾)
• [雑誌論文] Indian Monsoonal Variations During the Past 80?Kyr Recorded in NGHP-02 Hole 19B, Western Bay of Bengal: Implications From Chemical and Mineral Properties (2019)
  • 著者名/発表者名: Ota Yuki、Kawahata Hodaka、Kuroda Junichiro、Yamaguchi Asuka、et al.
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 20 号: 1 ページ: 148-165
  • DOI: 10.1029/2018gc007772
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Geometrical dependence on the stress and slip tendency acting on the subduction megathrust of the Nankai seismogenic zone off Kumano (2019)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Masataka、Shiraishi Kazuya、Demetriou Evi、Hashimoto Yoshitaka、Lin Weiren
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 6 号: 1 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1186/s40645-018-0253-y
  • NAID: 120007149007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 東北地方太平洋沖地震後の緊急調査掘削（IODP第343次航海：J-FAST）の成果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山田泰広・Jim Mori・氏家恒太郎・林 為人・小平秀一
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 124 号: 1 ページ: 67-76
  • DOI: 10.5575/geosoc.2017.0080
  • NAID: 130007377704
  • 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] Thermal conductivity changes in subducting basalt, Nankai subduction zone, SW Japan: An estimation from laboratory measurements under separate high-pressure and high-temperature conditions (2018)
  • 著者名/発表者名: Lin Weiren、Tadai Osamu、Kinoshita Masataka、Kameda Jun、Tanikawa Wataru、Hirose Takehiro、Hamada Yohei、Matsubayashi Osamu
  • 雑誌名: Geological Society of America Special Paper 巻: 534 ページ: 35-50
  • DOI: 10.1130/2018.2534(02)
  • ISBN: 9780813725345, 9780813795348
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recovery of Stress During the Interseismic Period Around the Seismogenic Fault of the 1995 Mw 6.9 Kobe Earthquake, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishiwaki Takafumi、Lin Aiming、Lin Weiren
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 号: 23
  • DOI: 10.1029/2018gl079317
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 海底熱水活動域で得られた岩石試料の電気伝導度特性に基づく岩石物理モデルの構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohta Yusuke、Goto Tada-nori、Koike Katsuaki、Kashiwaya Koki、Lin Weiren、Tadai Osamu、Kasaya Takafumi、Kanamatsu Toshiya、Machiyama Hideaki
  • 雑誌名: 物理探査 巻: 71 号: 0 ページ: 43-55
  • DOI: 10.3124/segj.71.43
  • NAID: 130007431622
  • ISSN: 0912-7984, 1881-4824
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bottom water temperature measurements in the South China Sea, eastern Indian Ocean and western Pacific Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: YANG Xiaoqiu, SHI Xiaobin, ZHAO Junfeng, YU Chuanhai, GAO Hongfang, CHEN Aihua, LU Yuanzheng, CEN Xianrong, LIN Weiren, ZENG Xin, XU Hehua, REN Ziqiang, ZHOU Shengqi, XU Ziying, SUN Jinlong, KAMIYA Nana, LIN Jian
  • 雑誌名: Journal of Tropical Oceanography 巻: 37 ページ: 86-97
  • 査読あり / オープンアクセス / 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] Stress State in the Kumano Basin and in Slope Sediment Determined From Anelastic Strain Recovery: Results From IODP Expedition 338 to the Nankai Trough (2017)
  • 著者名/発表者名: Oohashi Kiyokazu、Lin Weiren、Wu Hung-Yu、Yamaguchi Asuka、Yamamoto Yuhji
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 18 号: 10 ページ: 3608-3616
  • DOI: 10.1002/2017gc007137
  • NAID: 120006884191
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stress buildup and drop in inland shallow crust caused by the 2011 Tohoku-oki earthquake events (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi Kiyotoshi、Yokoyama Tatsuya、Lin Weiren、Watanabe Noriaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/s41598-017-10897-8
  • NAID: 120006344977
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stress state measured at ~7?km depth in the Tarim Basin, NW China (2017)
  • 著者名/発表者名: Sun Dongsheng、Sone Hiroki、Lin Weiren、Cui Junwen、He Bizhu、Lv Haitao、Cao Zicheng
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-017-04516-9
  • NAID: 120006318885
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental and numerical investigation of the temperature response to stress changes of rocks (2017)
  • 著者名/発表者名: Yang Xiaoqiu、Lin Weiren、Tadai Osamu、Zeng Xin、Yu Chuanhai、Yeh En-Chao、Li Haibing、Wang Huan
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 122 号: 7 ページ: 5101-5117
  • DOI: 10.1002/2016jb013645
  • NAID: 120006343757
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] コアを用いた地下の応力状態の評価手法 －最適な水圧破砕のデザインを目指して－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 為人、杉本 達洋、長野 優羽、津坂 仁和
  • 雑誌名: 石油技術協会誌 巻: 82 ページ: 428-437
  • NAID: 130007649753
  • 査読あり
• [雑誌論文] 科学掘削による地震断層の応力状態・物性・すべりパラメーターの評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 為人、廣瀬 丈洋、谷川 亘、濱田 洋平
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 126 号: 2 ページ: 223-246
  • DOI: 10.5026/jgeography.126.223
  • NAID: 130005696814
  • ISSN: 0022-135X, 1884-0884
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extreme hydrothermal conditions at an active plate-bounding fault (2017)
  • 著者名/発表者名: Sutherland R, Townend J, Toy V, Upton P, Coussens J, Allen M, Baratin L, Barth N, Becroft L,,,,, Capova L, Carpenter B, Celerier B,,,, Cox S, Craw L, Doan M, Eccles J, Faulkner D, Grieve J,,,, Howarth J, Jacobs K, Jeppson T, Kato N, Keys S, Kirilova M, Kometani Y, Langridge R, Lin W et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 546 号: 7656 ページ: 137-140
  • DOI: 10.1038/nature22355
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 封圧および間隙水圧を制御した比抵抗測定システムの構築とその応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 畠田 健太朗・林 為人・廣瀬 丈洋・谷川 亘・濱田 洋平・多田井 修
  • 雑誌名: 第14回岩の力学国内シンポジウム講演論文集 巻: ー
• [雑誌論文] Depth dependence of the frictional behavior of montmorillonite fault gouge: Implications for seismicity along a decollement zone (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomoyo Mizutani, Ken-ichi Hirauchi, Weiren Lin, Michiyo Sawai
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 44 号: 11 ページ: 5383-5390
  • DOI: 10.1002/2017gl073465
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laboratory Verification and Calibration Experiments for Stress Measurement of Unconsolidated Formations by Anelastic Strain Recovery Method (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagano, Yu and Lin, Weiren
  • 雑誌名: Proceedings of the 7th International Symposium on In-situ Rock Stress 巻: - ページ: 473-481
• [学会発表] Stress measurements in seismogenic zone: dependence of stress change patterns accompanied with earthquakes on locations (2018)
  • 著者名/発表者名: Weiren Lin, Kiyotoshi Sakaguchi
  • 学会等名: AOGS 2018 (15th Annual Meeting of Asia Oceania Geosciences Society)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recovery process of temperature profile in a scientific-drilling borehole from a disturbed state caused by drilling mud circulation (2018)
  • 著者名/発表者名: Weiren Lin, Tatsuhiro Sugimoto, Koichiro Sado, Xiaoqiu Yang, Susumu Shibutani, Nana Kamiya et al.
  • 学会等名: American Geophysical Union 2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] ASR compliance ratio measurement for determination of stress state in claystone (2018)
  • 著者名/発表者名: Sho Nagata, Weiren Lin
  • 学会等名: American Geophysical Union 2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Thermal Property Measurement Procedure of Cuttings by the Transient Plane Source Technique (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoya Miura, Weiren Lin, Osamu Tadai, Xiaoqiu Yang, Tatsuhiro Sugimoto, Yohei Hamada, Takehiro Hirose
  • 学会等名: American Geophysical Union 2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Paleo-thermal anomaly along with the decollement off the Cape of Muroto, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Nana Kamiya, Takehiro Hirose, Yuzuru Yamamoto, Yohei Hamada, Stephen Bowden, Man-Yin Tsang, Kiho Yang, Satoshi Tonai, Weiren Lin
  • 学会等名: American Geophysical Union 2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Rock physics modeling for massive sulfide rock samples from seafloor hydrothermal areas (2018)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Ohta, Tada-nori Goto, Katsuaki Koike, Koki Kashiwaya, Weiren Lin, Osamu Tadai, Takafumi Kasaya, Toshiya Kanamatsu, Hideaki Machiyama
  • 学会等名: American Geophysical Union 2018 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] In-situ stress measurements by two different core-based methods and their comparison (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiro Sugimoto, Weiren Lin et al.
  • 学会等名: 15th International Symposium on Mineral Exploration
  • 国際学会
• [学会発表] 東北地方太平洋沖地震調査掘削の概要と主要成果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 為人
  • 学会等名: 日本材料学会第２２７回岩石力学部門委員会
  • 招待講演
• [学会発表] コアを用いた地下の応力状態の評価手法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 為人、長野 優羽、杉本 達洋、津坂 仁和
  • 学会等名: 平成29年度石油技術協会 特別講演会・春季講演会
• [学会発表] Estimation of thermal conductivity change of basalt with subducting in Nankai Trough by laboratory measurements under separate high-pressure and hightemperature conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: LIN, Weiren
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 非弾性ひずみ回復法を用いた花崗岩コア試料における応力測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢野 将伍、林 為人、杉本 達洋、林 愛明
  • 学会等名: 資源・素材＆Earth 2017（札幌）
• [学会発表] 海底下の堆積軟岩コアに対する非弾性ひずみ回復応力測定法の適用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉本 達洋, 林 為人, 山本 由弦, 廣瀬 丈洋, 神谷 奈々, Exp 370 Scientists
  • 学会等名: 資源・素材＆Earth 2017（札幌）
• [学会発表] Constraints on paleo-stress magnitude from triaxial test results and stress inversion analysis of Nankai accretionry prism sediments (2017)
  • 著者名/発表者名: Y Hashimoto, M Stipp, JC Lewis, F Wuttke
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] IODP Exp.370 掘削試料の古地磁気による定方位付け－室戸沖3次元応力測定を目指して－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉本達洋、山本裕二、山本由弦、林 為人、廣瀬丈洋、神谷奈々
  • 学会等名: 平成28 年度 高知大学 海洋コア総合研究センター 共同利用・共同研究成果発表会
• [学会発表] Estimation of in-situ stress by a new analysis method of Diametrical Core Deformation Analysis (DCDA) (2017)
  • 著者名/発表者名: Kayamoto, Y., Lin, W., Murata, S., Ito, T.
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Reorientation of cored samples for stress-state analyses: IODP Expedition 370 (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, T., Yamamoto, Y., Lin, W., Yamamoto, Y., Hirose, T., Kamiya, N., Heuer, V., Inagaki, F., Morono, Y., Kubo, Y., Maeda, L., Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 釜石鉱山における東北地方太平洋沖地震前後の地圧の繰り返し測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂口清敏、横山幸也、林為人
  • 学会等名: 第51回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 主応力比の大きい岩盤応力下における水圧破砕試験でのき裂の再開口と閉口挙動に関する考察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 横山幸也、坂口清敏、伊藤高敏、林為人
  • 学会等名: 第51回地盤工学研究発表会論文集
• [学会発表] Stress and Kinematic Evolution of the Hoping Area, northeastern Taiwan (2016)
  • 著者名/発表者名: Yeh, E-C., C-Y., Lin, W-C., Li, S-Y. Huang, T-T. Wang, Weiren Lin, Wayne Lin, C-K, Lin
  • 学会等名: 2016 AGU Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental study on temperature response of crustal rocks to stress change (2016)
  • 著者名/発表者名: Yang, X., W. Lin, O. Tadai, X. Zeng, E-C. Yeh, C. Yu, K. Hatakeda, X. Shi, H. Xu, Z. Xu
  • 学会等名: SEG-AGU Workshop: Upper Crust Physics of Rocks
  • 国際学会
• [図書] 海洋底科学の基礎 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林為人(分担 第9章一部、第10章一部、第11章トピック)
  • 総ページ数: 389
  • 出版者: 共立出版
  • ISBN: 9784320047297