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かんらん岩とはんれい岩の脆性変形実験に基づく海洋プレートの含水化モデルの検証

研究課題

研究課題/領域番号 20J22228
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
研究機関広島大学

研究代表者

赤松 祐哉  広島大学, 先進理工系科学研究科, 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)
キーワード海洋地殻 / 地震波速度 / 比抵抗 / クラック / 海洋プレート / 浸透率 / 脆性変形
研究開始時の研究の概要

海洋プレートでは,海溝で沈み込む際にプレートの折れ曲りによってアウターライズと呼ばれる地形の高まりが生じ,アウターライズ断層という正断層構造が形成される.その破砕帯を通じて海洋プレートに取り込まれ地球内部に持ち込まれた水は,沈み込み帯での地震活動やマグマ生成に大きく影響していると考えられている.本研究では,海洋プレートを構成する岩石を用いて水の存在する条件での室内破壊実験を行い,海洋探査船から得られている実際の観測結果と比較することで,アウターライズ領域で水がどのように分布しているのかを明らかにする.

研究実績の概要

本研究の目的は,観測される地球物理データから海洋地殻の含水過程を明らかにするために,観測データを解釈するための物理モデルを構築することである.そのために,本年度は以下の課題に取り組んだ.
1.含水条件におけるはんれい岩の三軸変形試験を行い,変形中の試料を通過する地震波速度および電気比抵抗を測定した.その結果,両者は空隙率とそれぞれ異なる相関を示すこと,変形前の空隙率によってその相関関係が変化することが明らかになった.この成果を米国で開催された国際学会で発表した.
2.令和2,3年度に得られた研究成果を学術論文としてまとめ,2本の論文を国際誌に投稿した.
3.微細な割れ目が巨視的な地球物理特性に与える影響を明らかにするために,オマーンオフィオライト掘削試料で測定された連続的な物性データ(MSCL-W)の解析を新たに行なった.その結果,海洋地殻内部に存在する微視的な割れ目は,従来の推定よりも不均質であり,データの解釈に用いるモデル選択に大きく影響する可能性が示唆された.
4.3の研究成果を,令和3年度に実施したオマーンオフィオライト掘削試料のX線CT画像を用いた巨視的な割れ目の分布に関する解析結果を統合し,スケールの効果を考慮した新たな海洋地殻の物性モデルの構築を試みた.その結果,沈み込み帯で観測される地震波速度の異常値は,海水で飽和した微視的な割れ目と巨視的な割れ目の両方の影響を反映している可能性が示唆された.

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

    (12件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Simultaneous Measurements of Elastic Wave Velocity and Porosity of Epidosites Collected From the Oman Ophiolite: Implication for Low Vp/Vs Anomaly in the Oceanic Crust2022

    • 著者名/発表者名
      Nagase Kumpei、Hatakeyama Kohei、Okazaki Keishi、Akamatsu Yuya、Abe Natsue、Michibayashi Katsuyoshi、Katayama Ikuo
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 号: 11 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1029/2022gl098234

    • 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] Changes in elastic wave velocity during brittle deformation of gabbro and peridotite: Implications for oceanic Moho reflectivity2021

    • 著者名/発表者名
      Akamatsu Yuya、Katayama Ikuo、Tonegawa Takashi
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 568 ページ: 117036-117036

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2021.117036

    • 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] Non-Dilatant Brittle Deformation and Strength Reduction of Olivine Gabbro due to Hydration2021

    • 著者名/発表者名
      Akamatsu Yuya、Nagase Kumpei、Katayama Ikuo
    • 雑誌名

      Minerals

      巻: 11 号: 7 ページ: 694-694

    • DOI

      10.3390/min11070694

    • 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] Crack geometry of serpentinized peridotites inferred from onboard ultrasonic data from the Oman Drilling Project2021

    • 著者名/発表者名
      Katayama Ikuo、Abe Natsue、Okazaki Keishi、Hatakeyama Kohei、Akamatsu Yuya、Michibayashi Katsuyoshi、Godard Marguerite、Kelemen Peter
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 814 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2021.228978

    • 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] Permeability Profiles Across the Crust‐Mantle Sections in the Oman Drilling Project Inferred From Dry and Wet Resistivity Data2020

    • 著者名/発表者名
      Katayama Ikuo、Abe Natsue、Hatakeyama Kohei、Akamatsu Yuya、Okazaki Keishi、Ulven Ole Ivar、Hong Gilbert、Zhu Wenlu、Cordonnier Benoit、Michibayashi Katsuyoshi、Godard Marguerite、Kelemen Peter、the Oman Drilling Project Phase 2 Science Party
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 125 号: 8 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1029/2019jb018698

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] オマーンオフィオライト掘削試料の物性測定に基づく海洋地殻の地震波速度と比抵抗の関係2022

    • 著者名/発表者名
      赤松 祐哉,長瀨 薫平,阿部 なつ江,岡﨑 啓史,畠山 航平,片山 郁夫
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Interpretation of electrical resistivity structure of oceanic crust based on analysis of seismic velocity structure2022

    • 著者名/発表者名
      赤松祐哉,片山郁夫
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会  第152回総会及び講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Changes in electrical resistivity and elastic wave velocity during brittle deformation of thermally-cracked diabase under brine water-saturated conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Yuya Akamatsu, Ikuo Katayama
    • 学会等名
      Gordon Research Conference Rock Deformation
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 掘削コア試料X線CT画像中の脈状鉱物の自動検出による浸透率構造の推定:オマーン掘削計画GTサイトへの適用2021

    • 著者名/発表者名
      赤松祐哉, 片山郁夫,岡﨑啓史,道林克禎,The Oman Drilling Project Phase 1 Science Party
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2021年年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Vein permeability structure of the crustal section in the Oman Drilling Project inferred from the X-ray CT image analysis2021

    • 著者名/発表者名
      赤松祐哉, 片山郁夫,岡﨑啓史,道林克禎,The Oman Drilling Project Phase 1 Science Party
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] かんらん石はんれい岩の脆性変形に与える変質鉱物の影響2020

    • 著者名/発表者名
      赤松祐哉,片山郁夫
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2020年大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海洋モホ面の多様性に対するクラックの影響2020

    • 著者名/発表者名
      赤松祐哉,片山郁夫,利根川貴志
    • 学会等名
      ハードロック掘削科学ワークショップ Autumn2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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