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沈み込み境界における応力推定及び次世代沈み込みモデル構築

研究課題

研究課題/領域番号 23K20895
補助金の研究課題番号 21H01188 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
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

WALLIS R・Simon  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (30263065)

研究分担者 纐纈 佑衣  名古屋大学, 環境学研究科, 講師 (20726385)
武藤 潤  東北大学, 理学研究科, 教授 (40545787)
遠藤 俊祐  島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 准教授 (60738326)
森 宏  信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (80788183)
青矢 睦月  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (90415638)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2025年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2024年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード沈み込み / 応力 / 熱構造 / モデリング / 剪断熱 / 石英 / 微細組織 / 圧力温度経路 / Subduction / Stress / Sanbagawa metamorphism / Temperature / Thermal modeling / 三波川帯 / EBSD / 沈み込み帯 / 三波川変成作用 / 石英粒径 / EBSD測定 / 温度圧力経路 / 熱モデリング
研究開始時の研究の概要

本プロジェクトの最終目標は新たに求めた応力情報を活用し,沈み込み帯の新しいモデル を構築することにある.また,この新モデルを基に次の研究課題に取り組みたいと考えている.沈み込み帯の応力状態は巨大地震発生率に関係すると提案されているが,発生しやすいのは高応力の場合という説と低応力の場合という説が対立しており,未解決問題である. 本プロジェクトで推定された応力の大小と沈み込み帯の特徴を比較することにより解決の道 筋がみえると期待される.

研究実績の概要

The purpose of this research is to use the rock record in subduction-type metamorphic belts, and in particular the well-developed and studied Sanbagawa belt of south west Japan, to estimate the shear stress acting along the subduction interface and incorporate these results in new thermal models of subduction zones. An important part of this study relies on accurate determination of the metamorphic temperature. We have made signifiant progress with this issue. In particular, we have shown that conventional methods for estimating Fe(II)/(III) ratios in the higher grade metamorphic rocks of the Sanbagawa belt are in sufficient to give accurate temperature estimates based on Mg-Fe cation exchange thermometry. We carried out numerous experiments using synchrotron radiation-based Micro XANES methods supported by Moessbauer analyses. There are still several aspects of the method that need to be refined before reliable results can be obtained, but the results of the previous year show considerable promise in the possibility to obtain significantly improved temperature estimates in some high-grade samples. We have also made significant progress in the analyses of microstructures required to derive reliable stress estimates. The progress includes evaluating the sectioning effect in measurements of grain size; something which is not incorporated in most previous studies. We also explored the theoretical background for approaches to use measurements of natural samples deformed under plane stress to laboratory examples deformed under uniaxial shortening.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

We have produced some good results over the last academic year that will form the basis for further development in the next. The main goal is to derive stress estimates. This has not yet been finalized but in combination with the improved temperature estimates that we have been able to develop, we have also made steady progress in the work necessary to analyze and quantify the microstructures of deformed metamorphic rocks that will allow us to estimate stress. We have also carried out thermo-mechanical modeling of convergent margins to investigate time-dependent behavior of the slab. Overall the project is on schedule to produce good results within the time span of the grant.

今後の研究の推進方策

We will continue with the work designed to improve our understanding of the thermal record of the Sanbagawa belt and other subduction-type metamorphic domains. This will include adapting the current analytical equipment for the micro XANES analyses and obtaining suitable standards. It is also important to have an estimate of the deformation temperature since the peak metamorphic temperature recorded by mineral assemblages and mineral chemistry is not necessarily the same as that at which the rocks deformed. To obtain the deformation temperature, we have examined the utility of using the geometry of quartz crystallographic orientation patterns. We have obtained useful results consistent with other estimates. However, to verify these empirically-derived estimates we also plan to carry out measurements of Ti content of quartz grains using SIMS and have already obtained the agreement of a lab with relevant experience in the USA. Stress estimates from samples derived from different depths will be important to assess how stress changes down dip of the subduction zone. There is also the possibility or likelihood of along-strike heterogeneity and obtaining samples over a broad area will also make a significant contribution to this study. We intend to expand our collection of suitable material to include samples from appropriate metamorphic grades and positions along strike.

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 12件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] A possible mechanism for spontaneous cyclic back arc spreading2022

    • 著者名/発表者名
      Ishii K, Wallis SR
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1186/s40645-022-00486-3

    • 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] Dehydration of brucite + antigorite under mantle wedge conditions: insights from the direct comparison of microstructures before and after experiments2022

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Nagaya, Atsushi Okamoto, Masanori Kido, Jun Muto, Simon R. Wallis
    • 雑誌名

      Contributions to Mineralogy and Petrology

      巻: 177 号: 9 ページ: 87-87

    • DOI

      10.1007/s00410-022-01956-z

    • 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] Deformed Vein Sets as a Record of Synmetamorphic Volume Change: Quantifying Solution Mass Transfer in Subduction-Type Metasediments of the Del Puerto Canyon Region, Franciscan Belt, USA2022

    • 著者名/発表者名
      S. Soejima, S. R. Wallis
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research Solid Earth

      巻: 127 号: 6 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1029/2022jb024197

    • 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] Recognition of broad thermal anomaly around the median tectonic line in central Kii peninsula, <scp>southwest</scp> Japan: Possible heat sources2022

    • 著者名/発表者名
      Yamaoka Ken、Wallis Simon R.
    • 雑誌名

      Island Arc

      巻: 31 号: 1 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1111/iar.12440

    • 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] Enhancement of ductile deformation in polycrystalline anorthite due to the addition of water2022

    • 著者名/発表者名
      Fukuda Junichi、Muto Jun、Koizumi Sanae、Sawa Sando、Nagahama Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of Structural Geology

      巻: 156 ページ: 104547-104547

    • DOI

      10.1016/j.jsg.2022.104547

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal structure in subducted units from continental Moho depths in a palaeo subduction zone, the Asemigawa region of the Sanbagawa metamorphic belt, SW Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Yui Kouketsu, Kazushi Sadamoto, Hayato Umeda, Hirokazu Kawahara, Takayoshi Nagaya, Tomoki Taguchi, Hiroshi Mori, Simon Wallis, Masaki Enami
    • 雑誌名

      Journal of Metamorphic Geology

      巻: 39 ページ: 727-749

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Use of contact metamorphic aureoles to estimate magma flux rates2022

    • 著者名/発表者名
      Simon Richard Wallis, Ken Yamaoka, Catherine Annen, Akira Miyake
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative Evaluation of Water Flux in the Franciscan Subduction Zone Based on Volume Change of Metamorphic Rocks2022

    • 著者名/発表者名
      Shogo Soejima, Simon Richard Wallis
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深部スロー地震が発生する地質環境: 三波川変成帯の例2022

    • 著者名/発表者名
      小山 雪乃丞、ウォリス サイモン、永冶 方敬
    • 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] 放射光micro-XANES分光法による三波川変成帯エクロジャイト相岩体の温度圧力構造再評価2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤 泰輔、ウォリス サイモン、高橋 嘉夫、遠藤 俊祐、小暮 敏博、淺原 良浩
    • 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] 周期的背弧拡大のメカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      石井 和彦、ウォリス サイモン
    • 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] 日本の白亜紀-古第三紀の火成活動の時空間変遷とテクトニクスとの関連2022

    • 著者名/発表者名
      山岡 健、ウォリス サイモン
    • 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] Oblique Convergence Recorded in Strain Patterns of the Cretaceous Accretionary Complex of SW Japan2022

    • 著者名/発表者名
      S. R. Wallis
    • 学会等名
      Japan Geosccience Union 2022
    • 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] 変形に起因する藍晶石から紅柱石への相転移:ボヘミア地塊南部Gfoehlグラニュライトの例2022

    • 著者名/発表者名
      吉岡 拓郎、金川 久一、廣井 美邦、平島 崇男、スフォイッカ マルティン、外田 智千、本吉 洋一、ウォリス サイモン、永冶 方敬
    • 学会等名
      Japan Geosccience Union 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fingerprints of subducted noble gas and halogen in the Franciscan serpentinite, California.2022

    • 著者名/発表者名
      任 杰、角野 浩史、ウォリス サイモン、永冶 方敬
    • 学会等名
      Japan Geosccience Union 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evidence for suboceanic small-scale convection from a “garnet”-bearing lherzolite xenolith, Aitutaki Island, Cook Islands2022

    • 著者名/発表者名
      秋澤 紀克、小澤 一仁、小木曽 哲、石川 晃、ウォリス サイモン、川本 竜彦、田村 明弘、森下 知晃
    • 学会等名
      Japan Geosccience Union 2022
    • 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] Regional silica enrichment in subduction-type metasediments: Evidence from deformed mineral vein sets in the Del Puerto Canyon region, Franciscan Belt, USA2022

    • 著者名/発表者名
      副島 祥吾、ウォリス サイモン
    • 学会等名
      Japan Geosccience Union 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antigorite grain boundary sliding accommodated by micro-cracking and dissolution-precipitation creep in subduction zone2022

    • 著者名/発表者名
      永冶 方敬、ウォリス サイモン
    • 学会等名
      Japan Geosccience Union 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 長崎変成岩三重メランジュにおける変形温度及び歪み速度の推定2022

    • 著者名/発表者名
      前原 誠也、安藤 亮輔、永冶 方敬、氏家 恒太郎、ウォリス サイモン、小山 雪乃丞
    • 学会等名
      Japan Geosccience Union 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructures and deformation temperature of carbonate mylonites in Shajigami shear zone at eastern margin of Abukuma Mountains, Northeastern Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Yokoyama, Jun Muto, Hiroyuki Nagahama
    • 学会等名
      EGU
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deformation of simulated quartz-feldspar faults at the brittle-ductile transition zone2021

    • 著者名/発表者名
      Miho Furukawa, Berend A. Verberne, Jun Muto, Miki Takahashi, Hiroyuki Nagahama
    • 学会等名
      JpGU
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 周防変成帯の泥質片岩の二段階成長ざくろ石が記録する変成履歴2021

    • 著者名/発表者名
      遠藤俊祐,伊藤 槙
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 愛媛県滑川地域・三波川帯のローソン石を含む石灰珪質片岩の成因2021

    • 著者名/発表者名
      栗原那知,遠藤俊祐
    • 学会等名
      日本地質学会第127回学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 石英動的再結晶組織を用いた応力推定手法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      Yukinojo Koyma, Simon Wallis
    • 学会等名
      変成岩などシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-08-08  

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