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蛇紋岩の摩擦特性の解明に向けた理論計算および摩擦実験

研究課題

研究課題/領域番号 20J20413
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
研究機関東京大学

研究代表者

奥田 花也  東京大学, 大気海洋研究所, 特別研究員(DC1)

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
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード沈み込み帯 / 地震 / 摩擦実験 / 摩擦特性
研究開始時の研究の概要

蛇紋岩は岩石力学的に脆弱であり、沈み込み帯等における地震活動を制約している。本研究では地震活動と断層挙動の理解に向け、理論計算と実験を通して蛇紋岩の摩擦特性の解明に取り組む。理論計算においては原子スケールの摩擦特性を非経験的に明らかにし理論的な摩擦特性の理解を目指す。実験においては純物質および天然断層物質の摩擦挙動およびその温度圧力依存性を明らかにし、天然断層における地震時の挙動の解明を試みる。

研究実績の概要

2022年度は以下の研究を実施した。
(1) 蛇紋岩鉱物の一種であるブルーサイトと近い結晶構造をもつギブサイトの理論計算の結果を査読付き英文国際誌American Mineralogistに投稿し、受理され、現在印刷中である。
(2) 変質玄武岩が沈み込み帯における地震発生帯で示す摩擦特性を調べた熱水実験の結果を論文にまとめ、査読付き英文国際誌Journal of Geophysical Research: Solid Earth誌に投稿・受理され、Okuda et al. (2023)として2023年1月に掲載された。
(3) 火山ガラスと粘土鉱物の混合物に関する摩擦実験を進め、論文化をおこない、査読付き英文国際誌Journal of Geophysical Research: Solid Earth誌に投稿、現在査読中である。
(4) 粘土鉱物の変質が断層挙動に与える影響を調べるため、南海トラフにおける原位置の温度・圧力・鉱物条件を再現した高温高圧摩擦実験を行った。その結果、スメクタイトがイライト化する反応は摩擦特性に影響を及ぼさないことが明らかとなった。この結果は現在エア毒付き英文国際誌への投稿を目指し、論文執筆中である。

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

    (33件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 13件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] ユトレヒト大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] ユトレヒト大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] ブレーメン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] MARUM, University of Bremen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydrothermal friction experiments on simulated basaltic fault gouge and implications for megathrust earthquakes2023

    • 著者名/発表者名
      H. Okuda, A.R. Niemeijer, M. Takahashi, A. Yamaguchi, and C.J. Spiers
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 128 号: 1

    • DOI

      10.1029/2022jb025072

    • 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] Atomic-scale interlayer friction of gibbsite is lower than brucite due to interactions of hydroxyls2023

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda、Kenji Kawai, Hiroshi Sakuma
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 印刷中 号: 8 ページ: 1476-1482

    • DOI

      10.2138/am-2022-8561

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformation Process and Mechanism of the Frontal Megathrust at the Nankai Subduction Zone2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Gaku、Hamada Yohei、Yabe Suguru、Yamaguchi Asuka、Fukuchi Rina、Kido Yukari、Maeda Lena、Toczko Sean、Okuda Hanaya、Ogawa Nobuhiro、Morioka Hitoshi、Ujiie Kohtaro、Saffer Demian
    • 雑誌名

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      巻: 23 号: 4

    • DOI

      10.1029/2021gc009855

    • 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] Depth profile of frictional properties in the inner Nankai accretionary prism using cuttings from IODP Site C00022022

    • 著者名/発表者名
      Fujioka Riho、Katayama Ikuo、Kitamura Manami、Okuda Hanaya、Hirose Takehiro
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: 9 号: 1 ページ: 31-31

    • DOI

      10.1186/s40645-022-00488-1

    • 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] 沈み込み帯における断層挙動の多様性をもたらす地質学的要因2022

    • 著者名/発表者名
      山口 飛鳥, 大熊 祐一, 奥田 花也, 山本 一平, 福地 里菜
    • 雑誌名

      月刊地球

      巻: 44 ページ: 53-542

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Recent boulder falls within the Finsen crater on the lunar far side: An assessment of the possible triggering rationale2022

    • 著者名/発表者名
      Ruj Trishit、Komatsu Goro、Kawai Kenji、Okuda Hanaya、Xiao Zhiyong、Dhingra Deepak
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 377 ページ: 114904-114904

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2022.114904

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatial Patterns in Frictional Behavior of Sediments Along the Kumano Transect in the Nankai Trough2021

    • 著者名/発表者名
      Okuda Hanaya、Ikari Matt J.、Roesner Alexander、Stanislowski Katja、H?pers Andre、Yamaguchi Asuka、Kopf Achim J.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 126 号: 11

    • DOI

      10.1029/2021jb022546

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of normal stress on the frictional behavior of brucite: application to slow earthquakes at the subduction plate interface in the mantle wedge2021

    • 著者名/発表者名
      Okuda Hanaya、Katayama Ikuo、Sakuma Hiroshi、Kawai Kenji
    • 雑誌名

      Solid Earth

      巻: 12 号: 1 ページ: 171-186

    • DOI

      10.5194/se-12-171-2021

    • 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
  • [学会発表] Conglomeratic sandstone-derived mylonite discovered from a highly metamorphosed Cretaceous accretionary complex.2022

    • 著者名/発表者名
      Asuka Yamaguchi, Ippei Yamamoto, Yoshihiro Nakamura, Yumiko Harigane, Hanaya Okuda
    • 学会等名
      JpGU2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 博士課程学生の在外研究の例: ユトレヒト大学(オランダ)2022

    • 著者名/発表者名
      奥田花也
    • 学会等名
      JpGU2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Laboratory friction experiments for understanding fault slip behavior in the shallow Nankai subduction zone.2022

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Asuka Yamaguchi
    • 学会等名
      JpGU2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 海溝型地震発生メカニズムの解明に向けた水熱環境下での玄武岩の摩擦実験2022

    • 著者名/発表者名
      奥田 花也, Andre; R. Niemeijer, 高橋 美紀, 山口 飛鳥, Christopher J. Spiers
    • 学会等名
      JpGU2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 粘土鉱物を含む断層ガウジの中速度域での摩擦特性2022

    • 著者名/発表者名
      奥田 花也, 廣瀬 丈洋, 山口 飛鳥
    • 学会等名
      日本地震学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Skewed concentric crater fill deposits in the northern mid-latitude of Mars2022

    • 著者名/発表者名
      Trishit Ruj, Hanaya Okuda, Tomohiro Usui, Goro Komatsu
    • 学会等名
      2nd MetMeSS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wet clay induces fault weakening and re-strengthening at intermediate velocity conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Takehiro Hirose, Asuka Yamaguchi
    • 学会等名
      Gordon Research Seminar/Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Role of smectite-illite transition in the onset of seismogenic zone in subduction zones from experimental viewpoints2022

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Manami Kitamura, Miki Takahashi, Asuka Yamaguchi
    • 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] Effects of solar radiation on the glacial deposits distributed at northern low to mid-latitudes of Mars2022

    • 著者名/発表者名
      Trishit Ruj, Pierre-Antoine Tesson, Hanaya Okuda, Tomohiro Usui, Goro Komatsu, Gene W. Schmidt, Shun Mihira
    • 学会等名
      Lunar and Planetary Science Conference
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent boulder falls within the Finsen crater, an assessment of ongoing geological activities.2021

    • 著者名/発表者名
      Trishit Ruj, Goro Komatsu, Kenji Kawai, Hanaya Okuda, Zhiyong Xiao, Deepak Dhingra
    • 学会等名
      JpGU2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 島弧海溝系における堆積物のすべり特性解明に向けた火山ガラス-粘土混合系の摩擦実験2021

    • 著者名/発表者名
      奥田 花也, 廣瀬 丈洋, 山口 飛鳥
    • 学会等名
      JpGU2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 南海トラフ掘削試料の摩擦特性プロファイルから推察する浅部スロー地震の発生プロセス2021

    • 著者名/発表者名
      片山 郁夫, 藤岡 里帆, 北村 真奈美, 奥田 花也, 廣瀬 丈洋
    • 学会等名
      日本地質学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 沈み込み帯の断層挙動の多様性をもたらす地質学的要因.2021

    • 著者名/発表者名
      山口 飛鳥, 大熊 祐一, 奥田 花也, 山本 一平, 福地 里菜
    • 学会等名
      日本地質学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Geological factors affecting broad spectrum of fault behavior in subduction zones.2021

    • 著者名/発表者名
      Asuka Yamaguchi, Yuichi Okuma, Hanaya Okuda, Ippei Yamamoto, Rina Fukuchi
    • 学会等名
      International Joint Workshop on Slow Earthquakes 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 南海トラフC0002掘削地点でのカッティングス試料を用いた摩擦特性プロファイルの作成2021

    • 著者名/発表者名
      藤岡 里帆, 片山 郁夫, 北村 真奈美, 奥田 花也, 廣瀬 丈洋
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Frictional coefficient and its velocity dependence of cuttings retrieved from the Nankai accretionary prism at IODP Site C00022021

    • 著者名/発表者名
      Riho Fujioka, Ikuo Katayama, Manami Kitamura, Hanaya Okuda, Takehiro Hirose
    • 学会等名
      JpGU2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of smectite content and velocity on frictional behavior of volcanic glass-smectite mixtures: implication for fault slip behavior in shallow subduction zones2021

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Takehiro Hirose, Asuka Yamaguchi
    • 学会等名
      Earthquakes (3rd edition) Nucleation, triggering, and relationships with aseismic processes
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatiotemporal variation in frictional behavior within the Nankai accretionary prism2020

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Matt J. Ikari, Alexander Roesner, Katja Stanislowski, Andre Huepers, Asuka Yamaguchi, Achim J. Kopf
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatiotemporal variation in frictional behavior within the Nankai accretionary prism2020

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Matt J. Ikari, Alexander Roesner, Katja Stanislowski, Andre Huepers, Asuka Yamaguchi, Achim J. Kopf
    • 学会等名
      日本地質学会構造地質部会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Weak and unstable frictional behaviors of brucite under dry and wet conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Ikuo Katayama, Hiroshi Sakuma, Kenji Kawai
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles investigation of brucite and gibbsite: An application to their macroscopic frictional characteristics2020

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Kenji Kawai, Hiroshi Sakuma
    • 学会等名
      AGU 2020 Fall meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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