下部地殻部分溶融体のレオロジーと弾性波速度に関する実験的研究

• 研究課題/領域番号: 22740328
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 地質学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 武藤 潤 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40545787)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010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: 下部地殻 / レオロジー / 部分溶融 / 岩石変形 / 地震波速度 / メルト / 斜長石 / 地殻流体 / 岩石変形実験 / 固体圧変形試験機 / 地殻のレオロジー / 弾性波速度 / Griggs試験機 / 地震発生 / 格子定向配列 / テクトニクス

研究概要

本研究では下部地殻の主要鉱物である斜長石多結晶体を用いて、メルトの存在に伴う流動特性の変化と水の効果を高圧岩石変形実験により調べた。含水下での流動強度は、メルト量の増加に伴い減少する。また、外部から加える水の量と歪速度に依存し、流動強度と変形機構は変化する。軟化が見られた実験で加えた水の量は、これまで地球物理学的観測から報告されている下部地殻での含水量の下限値に等しい。また軟化した試料の実験後の含水量は、天然の塑性変形した斜長石中の含水量にほぼ等しい。これらの事実は、含水下で、下部地殻中に存在する含水量と溶け込む水の量を決め、下部地殻の変形特性と流動強度を決めていることを示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] Trench-parallel crustal anisotropy along the trench in the fore-arc region of Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Iidaka, Jun Muto, Kazushige Obara, Toshihumi Igarashi, Bunichiro Shibazaki
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett 巻: 41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trench-parallel crustal anisotropy along the trench in the fore-arc region of Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Iidaka, T., J. Muto, K. Obara, T. Igarashi, and B. Shibazaki
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 41 号: 6 ページ: 1957-1963
  • DOI: 10.1002/2013gl058359
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-affinities of Landforms and Folds in the Northeast Honshu Arc, Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhei Kikuchi, Kazutoshi Abiko, Hiroyuki Nagahama, Hiroshi Kitazato, and Jun Muto
  • 雑誌名: Acta Geophysica 巻: 61 号: 6 ページ: 1642-1658
  • DOI: 10.2478/s11600-013-0151-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two-dimensional viscosity structure of the northeastern Japan islands arc-trench system (2013)
  • 著者名/発表者名: Muto, J., B. Shibazaki, Y. Ito, T. Iinuma, M. Ohzono, T. Matsumoto, and T. Okada
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 40 号: 17 ページ: 4604-4608
  • DOI: 10.1002/grl.50906
  • 査読あり
• [雑誌論文] 東日本太平洋沖地震後の余効変動解析へ向けた東北日本弧レオロジー断面 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武藤 潤, 大園 真子
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 118 号: 5 ページ: 323-333
  • DOI: 10.5575/geosoc.2012.0026
  • NAID: 130002530854
  • ISSN: 0016-7630, 1349-9963
  • 年月日: 2012-05-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geodetic evidence of viscoelastic relaxation after the 2008 Iwate-Miyagi Nairiku earthquake (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohzono, M., Y. Ohta, T. Iinuma, S. Miura, and J. Muto
  • 雑誌名: Earth Planets and Space 巻: 64 号: 9 ページ: 759-764
  • DOI: 10.5047/eps.2012.04.001
  • NAID: 10031118077
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amorphization of quartz by friction: Implication to silica-gellubrication of fault surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Y., Muto, J., Nagahama, H., Shimizu, I., Miura, T., Arakawa, I..
  • 雑誌名: Geophysical Research Letter 巻: 39 号: 21 ページ: 53228-53228
  • DOI: 10.1029/2012gl053228
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海洋モホ面でのレオロジー的不連続性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山郁夫、東真太郎、武藤潤
  • 雑誌名: 月刊海洋 巻: (未定)(印刷中)
  • NAID: 10029454530
• [雑誌論文] Geodetic evidence of viscoelastic relaxation after the 2008 Iwate-Miyagi Nairiku earthquake (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohzono, M., Y.Ohta, T.Iinuma, S.Miura, J.Muto
  • 雑誌名: Earth Planets and Space 巻: (未定)(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 東日本太平洋沖地震後の余効変動解析へ向けた東北日本弧レオロジー断面 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武藤潤、大園真子
  • 雑誌名: 地質学雑誌(特集号) 巻: (未定)(印刷中)
  • NAID: 130002530854
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plastic anisotropy and fabric evolution in sheared and recrystallized quartz single crystals (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun Muto, Greg Hirth, Renee Heilbronner & Jan Tullis
  • 雑誌名: J. Geophys. Res 巻: B02206 号: B2
  • DOI: 10.1029/2010jb007891
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric potential changes associated with nucleation of stick-slip of simulated gouges (2011)
  • 著者名/発表者名: Kumi Onuma, Jun Muto, Hiroyuki Nagahama & Kenshiro Otsuki
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 502 号: 3-4 ページ: 308-314
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2011.01.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rheological structure of northeastern Japan lithosphere based on geophysical observations and rock mechanics (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun Muto
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 503 号: 3-4 ページ: 201-206
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2011.03.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plastic anisotropy and fabric evolution in sheared and recrystallized quartz single crystals (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto, J., G.Hirth, R., Heilbronner, J.Tullis
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Skin Depth of Electromagnetic Wave through Fractal Crustal Rocks (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Takahara, Jun Muto & Hiroyuki Nagahama
  • 雑誌名: 電気学会論文誌． Ａ 巻: 130 号: 3 ページ: 258-264
  • DOI: 10.1541/ieejfms.130.258
  • NAID: 10026225434
  • ISSN: 0385-4205, 1347-5533
  • 査読あり
• [学会発表] Rheological structure of the NE Japan island arc-trench system and viscoelastic stress relaxation after the 2011 Tohoku Oki Earthquake (2013)
  • 著者名/発表者名: Jun Muto, Bunichiro Shibazaki, Yoshihiro Ito, Takeshi Iinuma, Mako Ohzono, Takumi Matsumoto, Tomomi Okada
  • 学会等名: International Symposium of Rock Mechanics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-08-23
• [学会発表] Effect of crustal fluids on plastic deformation of polycrystalline anorthite (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Muto, Jun-ichi Fukuda and Hiroyuki Nagahama
  • 学会等名: Achievements of G-COE Program for Earth and Planetary Dynamics and the Future Perspectives
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] Fabric evolution of single crystals of synthetic quartz sheared at low temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Kaneko, Jun Muto and Hiroyuki Nagahama
  • 学会等名: Achievements of G-COE Program for Earth and Planetary Dynamics and the Future Perspectives
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] Rheological structure of the northeastern Japan toward precise modeling of post-seismic relaxation of the Mw 9.0 Tohoku earthquake (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun Muto and Mako Ohzono
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ, 米国
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] Rheological structure of the northeastern Japan toward precise modeling of post-seismic relaxation of the Mw 9.0 Tohoku earthquake (2011)
  • 著者名/発表者名: Muto, J., M.Ohzono
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2012
  • 発表場所: サンフランシスコ(米国)
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] Physical processes of quartz amorphization due to friction (2011)
  • 著者名/発表者名: Yu Nakamura, Jun Muto, Hiroyuki Nagahama, Ichiko Shimizu, Takashi Miura and Ichiro Arakawa
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ, 米国
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] Physical processes of quartz amorphization due to friction (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Y., J.Muto, H.Nagahama, T.Miura, I.Arakawa, I.Shimizu
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2012
  • 発表場所: サンフランシスコ(米国)
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] Pulverization of quartz single crystal and natural quartzite induced by possible super-shear rupture during stick-slips (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, O., J.Muto, K.Otsuki
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2012
  • 発表場所: サンフランシスコ(米国)
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] 東北地方太平洋沖地震の余効変動解析を目指した東北日本弧レオロジー断面 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大園真子・武藤潤
  • 学会等名: 日本地震学会秋季大会
  • 発表場所: 東静岡
  • 年月日: 2011-10-13
• [学会発表] 岩石のレオロジーから見る東北日本弧の変形 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武藤潤
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2011年年会合同学術大会
  • 発表場所: 茨城大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] 海洋モホ面でのレオロジー的不連続性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 片山郁夫・東真太郎・武藤潤
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2011年年会合同学術大会
  • 発表場所: 茨城大学
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] ピンオンディスク摩擦試験による石英非晶質化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村悠・武藤潤・長濱裕幸, 三浦崇・荒川一郎
  • 学会等名: 日本地質学会学術大会
  • 発表場所: 茨城大学
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 東北日本弧のレオロジー断面:岩石力学実験と地球物理観測の統合 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武藤潤
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年度連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] 断層深部延長におけるイントラフォリアル褶曲の発達 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金子英亮・武藤潤・長濱裕幸
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年度連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] インド・Dhala衝突構造の衝撃石英の微細組織解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 栗山祐太朗・中村敏博・武藤潤・長瀬敏郎・Jayanta K.Pati
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年度連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-26
• [学会発表] ピンオンディスク摩擦実験による石英の非晶質化:ラマン分光分析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村悠・武藤潤・長濱裕幸, 三浦崇・荒川一郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年度連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2011-05-23
• [学会発表] Rheological structure of Northern Honshu, Japan : Fault reactivation and post-seismic creep (2010)
  • 著者名/発表者名: Muto, J.
  • 学会等名: TheERI International Symposium on "Subduction systems : structure, seismicity and geodynamics"
  • 発表場所: 東京大学地震研究所
  • 年月日: 2010-11-10
• [学会発表] Rheological structure of Northern Honshu, Japan : Fault reactivation and post-seismic creep (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Muto
  • 学会等名: The ERI International Symposium on "Subduction systems : structure, seismicity and geodynamics"
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-11
• [学会発表] 地殻岩石の電磁波スキンデプスとフラクタル特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 武藤潤・高原一峰・長濱裕幸
  • 学会等名: 日本地質学会2010年学術富山大会
  • 発表場所: 富山大
  • 年月日: 2010-09-18
• [学会発表] 東北日本弧のレオロジープロファイル-最近の実験結果から (2010)
  • 著者名/発表者名: 武藤潤
  • 学会等名: 地殻のダイナミクスに関するワークショップ
  • 発表場所: 東京大学地震研究所
  • 年月日: 2010-07-24
• [学会発表] Rheology of the island arc crust based on current understanding on rock deformation (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Muto
  • 学会等名: Tohoku University GCOE symposium "Dynamic Earth and Heterogeneous Structure"
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] Rheology of the island arc crust based on current understanding on rock deformation. (2010)
  • 著者名/発表者名: Muto.J.
  • 学会等名: Tohoku University GCOE symposium "Dynamic Earth and Heterogeneous Structure"
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] Pulverization of quartz single crystal induced by possible super-shear stick -slips. (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, O., J.Muto, K.Otuski
  • 学会等名: Tohoku University GCOE symposium "Dynamic Earth and Heterogeneous Structure"
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] Electric voltage variation by nucleation of stick-slip of simulated gouges. (2010)
  • 著者名/発表者名: Onuma, K., J.Muto, H.Nagahama, K.Otsuki
  • 学会等名: Tohoku University GCOE symposium "Dynamic Earth and Heterogeneous Structure"
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] Heterogeneous waterdistribution and strain localization in polycrystalline anorthite by water-added deformation experiment.
  • 著者名/発表者名: Fukuda, J., Muto, J., Nagahama, H.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Finite elementmodeling on stress field of subduction zones and island arcs during megathrust earthquake cycles.
  • 著者名/発表者名: Muto, J., Shibazaki, B., Iidaka, T., Ohzono, M.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] 人工アノーサイト多結晶体中の水の不均質分布と歪の局所化,
  • 著者名/発表者名: 福田 惇一・武藤 潤・長濱 裕幸
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] 東北日本弧不均質粘性構造を考慮した東北沖地震の2次元余効変動解析
  • 著者名/発表者名: 武藤 潤・芝崎文一郎・大園 真子・矢部 康男・伊藤 喜宏・飯沼 卓史・松本拓己・岡田 知己
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 招待講演
• [学会発表] 東北日本島弧-海溝系の不均質粘弾性モデルの構築
  • 著者名/発表者名: 武藤 潤・芝崎文一郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 招待講演
• [学会発表] Effect of crustal fluids on plastic deformation of polycrystalline anorthite.
  • 著者名/発表者名: Muto, J., Fukuda, J., Nagahama, H.
  • 学会等名: Achievements of G-COE Program for Earth and Planetary Dynamics and the Future Perspectives.
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館（宮城県）
• [学会発表] Fabric evolution of single crystals of synthetic quartz sheared at low temperature.
  • 著者名/発表者名: Kaneko, H., Muto, J., Nagahama, H.
  • 学会等名: Achievements of G-COE Program for Earth and Planetary Dynamics and the Future Perspectives.
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館（宮城県）
• [学会発表] Microstructures and grain size distribution of pulverized fault rocks: Examples from San Andreas Fault and Arima-Takatsuki Tectonic Line.
  • 著者名/発表者名: Nakatani, T., Muto, J., Nishikawa, O., Nagahama, H., Otsuki, K.
  • 学会等名: Achievements of G-COE Program for Earth and Planetary Dynamics and the Future Perspectives.
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館（宮城県）
• [学会発表] Microstructures and grain size distribution of pulverized fault rocks
  • 著者名/発表者名: Muto, J., Nakatani ,T., Nishikawa, O., Nagahama, H., Otsuki, K.
  • 学会等名: 10th International Workshop on Water Dynamics
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
• [学会発表] Experimental study about mechanical behavior of simulated fault gouge toward unstable slip
  • 著者名/発表者名: Hirata, M., Muto, J., Nagahama, H., Otsuki, K.
  • 学会等名: 10th International Workshop on Water Dynamics
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
• [学会発表] 3D X-ray CT measurement of fracture in rock mineral using fractal concepts
  • 著者名/発表者名: Yamaki, J., Muto, J., Nagahama, H.
  • 学会等名: 10th International Workshop on Water Dynamics
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
• [学会発表] ピンオンディスク摩擦試験による石英非晶質化
  • 著者名/発表者名: 武藤潤, 中村悠, 長濱裕幸, 清水以知子, 三浦崇, 荒川一郎
  • 学会等名: 2012年日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
• [学会発表] 人工アノーサイト多結晶体の変形実験：水の効果
  • 著者名/発表者名: 福田惇一, 武藤潤, 長濱裕幸
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
• [学会発表] 東北日本沈み込み帯・島弧地殻のレオロジー構造と東北沖地震の 2 次元余効変動解析
  • 著者名/発表者名: 武藤潤, 芝崎文一郎, 伊藤喜宏, 飯沼卓史, 大園真子, 松本拓己, 岡田知巳
  • 学会等名: 日本地震学会
  • 発表場所: 函館市民会館（北海道）
• [学会発表] 東北日本弧不均質粘性構造を考慮した東北沖地震の2次元余効変動解析
  • 著者名/発表者名: 武藤潤, 芝崎文一郎, 伊藤喜宏, 飯沼卓史, 大園真子, 松本拓己, 岡田知巳
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
  • 招待講演
• [学会発表] 人工アノーサイト多結晶体中の水の不均質分布と歪の局所化
  • 著者名/発表者名: 福田惇一, 武藤潤, 長濱裕幸
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
• [備考]
  • URL: http://dges.es.tohoku.ac.jp/kozo/