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プレート沈み込み帯の鉱物組成・物性値の空間不均質が生み出す地震挙動の多様性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20J01284
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
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関京都大学

研究代表者

金木 俊也  京都大学, 防災研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード沈み込み帯 / 間隙流体圧 / スロー地震 / 炭質物 / ラマン分光 / 断層 / 速度状態摩擦則 / 地震サイクルシミュレーション / モデル計算 / 摩擦発熱 / 断層掘削 / ラマン分光分析 / 断層滑り / 摩擦実験 / 機械的非晶質化 / 被熱史 / ビトリナイト反射率 / 間隙水圧 / 脱水反応
研究開始時の研究の概要

プレート沈み込み帯の鉱物組成・物性値の空間不均質が、地震時の滑り挙動・地震サイクルに与える影響を定量的に評価すべく、室内実験・数値計算を行う。まず、続成作用に伴うプレート境界面での鉱物組成の空間不均質を反応速度論から推定する。推定した鉱物組成を持つ模擬試料の物性値を室内実験から決定し、物性値の空間不均質を評価する。求めた物性値を考慮した数値計算から、地震時の滑り挙動・地震サイクルの特徴を定量的に明らかにする。これらの手法を南海トラフ・日本海溝・スマトラ沖・コスタリカなどの様々なプレート沈み込み帯に適用し、比較沈み込み帯学に対して続成作用の観点から一石を投じることが本研究の最終的な目標である。

研究実績の概要

昨年度同様、新型コロナウィルスの影響により、学外への長期出張が憚られる状況が継続していた。そこで、当初の計画における目標の一つであった、断層運動に関連するモデル計算に焦点を当て、主に計算機を用いた研究を実施した。
まず、昨年度から継続して実施している沈み込み帯における水理モデルの研究では、透水係数の局所的な減少によって間隙流体圧の局所的な増加が引き起こされることから、透水係数の減少を引き起こす機構がスロー地震の発生過程において重要である可能性を指摘した。以上の成果は国際学術雑誌 “Journal of Geophysical Research: Solid Earth” 2023年2月7日に出版された。
次に、同じく昨年度から継続して実施している研究である、炭質物ラマン分光スペクトルを自動解析するコードを用いて岩石の被熱温度を推定する研究では、既往研究の課題であった個人バイアスの軽減および解析の簡易化を実現した。これらの成果は国際学術雑誌 “Island Arc” に2022年10月19日に出版された。同様の自動化をより高温領域に拡張するべく、新たなコードの開発にも取り組んでいる。
新たな研究課題としては、高速滑り時の断層帯における歪集中モデル計算では、先行研究の結果を再現するコードを自作するとともに、数値誤差が時間とともに成長することで解が不安定になることを明らかにした。また、今まで考慮されていなかった発展則を採用した速度状態摩擦則に支配される断層面における地震サイクルシミュレーションにも取り組んでいる。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Steady‐State Effective Normal Stress in Subduction Zones Based on Hydraulic Models and Implications for Shallow Slow Earthquakes2023

    • 著者名/発表者名
      Kaneki Shunya、Noda Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 128 号: 2 ページ: 1-22

    • DOI

      10.1029/2022jb025995

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An automatic peak deconvolution method for Raman spectra of terrestrial carbonaceous material for application to the geothermometer of Kouketsu et al. (2014)2022

    • 著者名/発表者名
      Kaneki Shunya、Kouketsu Yui
    • 雑誌名

      Island Arc

      巻: 31 号: 1 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1111/iar.12467

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characteristics of Fault Rocks Within the Aftershock Cloud of the 2014 Orkney Earthquake (M5.5) Beneath the Moab Khotsong Gold Mine, South Africa2022

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto T.、Hirono T.、Yokoyama Y.、Kaneki S.、Yamamoto Y.、Ishikawa T.、Tsuchiyama A.、Katayama I.、Yabe Y.、Ziegler M.、Durrheim R. J.、Ogasawara H.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 号: 14 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1029/2022gl098745

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Frictional heating in a thick fault zone with empirical slip-weakening friction: implications for slip parameter estimation from temperature observations in deep fault drilling2021

    • 著者名/発表者名
      Kaneki Shunya
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1186/s40645-021-00457-0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The effect of a gouge layer on rupture propagation along brittle shear fractures in deep and high-stress mines2021

    • 著者名/発表者名
      Mngadi S.B., Tsutsumi A., Onoe Y., Manzi M.S.D., Durrheim R.J., Yabe Y., Ogasawara H., Kaneki S., Wechsler N., Ward A.K., Naoi M., Moriya H., Nakatani M.
    • 雑誌名

      International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences

      巻: 137 ページ: 104454-104454

    • DOI

      10.1016/j.ijrmms.2020.104454

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On approximations of EASY%Ro solutions to estimate maximum temperature from vitrinite reflectance2020

    • 著者名/発表者名
      Kaneki S., Noda H.
    • 雑誌名

      地質学雑誌

      巻: 126 号: 11 ページ: 655-661

    • DOI

      10.5575/geosoc.2020.0035

    • NAID

      130007986293

    • ISSN
      0016-7630, 1349-9963
    • 年月日
      2020-11-15
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanical amorphization of synthetic fault gouges during rotary‐shear friction experiments at subseismic to seismic slip velocities2020

    • 著者名/発表者名
      Shunya Kaneki, Kiyokazu Oohashi, Tetsuro Hirono, Hiroyuki Noda
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 125 号: 10 ページ: 1-28

    • DOI

      10.1029/2020jb019956

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 地震時の摩擦発熱に伴う断層帯での化学反応を考慮した変形集中帯の移動に関する数値実験2023

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也, 野田 博之
    • 学会等名
      DPRI Annual Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] What causes the local increase in pore-fluid pressure around the source region of shallow slow earthquakes?2022

    • 著者名/発表者名
      Kaneki, S., Noda, H.
    • 学会等名
      International Joint Workshop on Slow-to-Fast Earthquakes 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 炭質物ラマンスペクトルから被熱温度を推定する際のピークフィッティングの自動化2022

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也, 纐纈 佑衣
    • 学会等名
      日本地質学会第129年学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] どうすれば浅部スロー地震の震源域で有効圧の局所的な減少が起こるのか?2022

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也, 野田 博之
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 地震時の摩擦発熱と鉱物の化学反応による流体圧の上昇と剪断変形の集中、その後の解の不安定化と剪断集中帯の移動について2022

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也, 野田 博之
    • 学会等名
      日本地震学会2022年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 地震時の摩擦発熱に伴う化学反応による剪断集中帯の移動に関する力学モデルの解の不安定化について2022

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也, 野田 博之
    • 学会等名
      日本地質学会第129年学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 沈み込み帯の水理学的モデルに基づく間隙流体圧の定常解2022

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也・野田 博之
    • 学会等名
      DPRI Annual Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 回転剪断摩擦実験による模擬断層ガウジの機械的非晶質化2021

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也・大橋 聖和・廣野 哲朗・野田 博之
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ビトリナイト反射率から最高被熱温度を推定するEASY%Roモデルの近似式について2021

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也・野田 博之
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 化学反応による流体の湧き出しを考慮したプレート沈み込み帯における間隙水圧分布の定常解のモデル計算に向けて2021

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也・野田 博之
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] プレートの沈み込みに伴う温度圧力条件の変化および粘土鉱物の脱水を考慮した水理学的モデルに基づく間隙水圧の定常解2021

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也・野田 博之
    • 学会等名
      日本地震学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ビトリナイト反射率から最高被熱温度を推定するための EASY%Ro 解の近似式2021

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也、野田 博之
    • 学会等名
      DPRI Annual Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Raman parameters of carbonaceous material estimated from fully-automatic spectral fitting method and their relation to vitrinite reflectance2020

    • 著者名/発表者名
      Kaneki, S., Nakamura, Y., Kouketsu, Y., Mukoyoshi, H.
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ビトリナイト反射率から最高被熱温度を推定する際のEASY%Roモデルの近似式について2020

    • 著者名/発表者名
      金木 俊也、野田 博之
    • 学会等名
      日本地質学会構造地質部会2020年度オンライン例会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Shunya Kaneki's HP

    • URL

      https://sites.google.com/view/shunyakaneki-hp/home

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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