高間隙水圧下での蛇紋岩のすべり特性とスロー地震の関連性

• 研究課題/領域番号: 24340105
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 片山 郁夫 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10448235)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2012年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
• キーワード: 蛇紋岩 / スロー地震 / 沈み込み帯 / 蛇紋石 / 間隙水圧 / プレート境界 / 摩擦特性 / 摩擦則

研究成果の概要

沈み込みプレート境界で発生するスロー地震には，水の存在が大きく関わっていると考えられる。本申請研究では，蛇紋岩のすべり特性がスロー地震の発生と密接に関わっているとの仮説のもと，すべり特性が流体の存在によりどのような応答を示すかを実験的に検証した。その結果、間隙水圧が著しく高い条件で蛇紋石が脱水すると、不安定なすべり挙動を示し、また応力の開放速度は通常の物質よりも著しくゆっくりであることがわかった。これらの結果に基づき、沈み込みプレート境界に存在する蛇紋岩の脱水分解によりスロー地震が誘発されるとのモデルを提案した。

研究成果

• [雑誌論文] Slow stick-slip of antigorite serpentinite under hydrothermal conditions as a possible mechanism for slow earthquakes (2015)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, K. & Katayama, I.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 42 号: 4 ページ: 1099-1104
  • DOI: 10.1002/2014gl062735
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deformation microstructures of glaucophane and lawsonite in experimentally deformed blueschists: Implications for intermediate-depth intraplate earthquakes (2015)
  • 著者名/発表者名: Kim, D., Katayama, I., Wallis, S., Michibayashi, K., Miyake, A. & Seto, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 120 号: 2 ページ: 1229-1242
  • DOI: 10.1002/2014jb011528
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rheological decoupling at the Moho and implication to Venusian tectonics (2014)
  • 著者名/発表者名: Azuma, S., Katayama, I. & Nakakuki, T., Rheological decoupling at the Moho and implication to Venusian tectonics
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 号: 1 ページ: 4403-4403
  • DOI: 10.1038/srep04403
  • 査読あり
• [雑誌論文] 蛇紋岩の弾性波速度に対する間隙水圧の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田裕也，片山郁夫，河野義生
  • 雑誌名: 岩石鉱物科学 巻: 43 号: 5 ページ: 161-173
  • DOI: 10.2465/gkk.130918
  • NAID: 130004678068
  • ISSN: 1345-630X, 1349-7979
  • 査読あり
• [雑誌論文] Slow earthquakes associated with fault healing on a serpentinized plate interface (2013)
  • 著者名/発表者名: Katayama, I., Iwata, M., Okazaki, K. & Hirauchi, K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 1784-1784
  • DOI: 10.1038/srep01784
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rheological contrast between serpentine species and implications for slab–mantle wedge decoupling (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirauchi, K. and Katayama, I.
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 608 ページ: 545-551
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2013.08.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shear-induced permeability anisotropy of simulated serpentine gouges produced by triaxial deformation experiments (2013)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, K.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letter 巻: 40 号: 7 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1002/grl.50302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dehydration kinetics of antigorite using in situ high-temperature infrared microspectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Michiyo Sawai ・ Ikuo Katayama・Arisa Hamada ・ Makoto Maeda・Satoru Nakashima
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 40 号: 4 ページ: 319-330
  • DOI: 10.1007/s00269-013-0573-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rheological contrast between glaucophane and lawsonite in naturally deformed blueschist from Diablo Range (2013)
  • 著者名/発表者名: Kim D., Katayama I., Michibayashi K., Tsujimori T
  • 雑誌名: California. The Island Arc 巻: v. 22, no. 1 号: 1 ページ: 63-73
  • DOI: 10.1111/iar.12003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of magnetite-bearing serpentinite during shear deformation (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kawano, T. Yoshino, I. Katayama
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 39 号: 20
  • DOI: 10.1029/2012gl053652
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of pore fluid pressure on the frictional strength of antigorite serpentinite (2012)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, K., I., Katayama, M., Takahashi,
  • 雑誌名: Tectonophysics, 巻: 583 ページ: 49-53
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2012.10.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Episodic tremor and slow slip potentially linked to permeability contrasts at the Moho (2012)
  • 著者名/発表者名: Katayama, I. Terada, T., Okazaki, K. and Tanikawa, W.
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 5 号: 10 ページ: 731-734
  • DOI: 10.1038/ngeo1559
  • 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: 月刊地球 巻: 34 ページ: 217-220
  • NAID: 10029454530
• [学会発表] Fluid pathway in deep subduction zone and its implication to slow earthquakes (2015)
  • 著者名/発表者名: I. Katayama
  • 学会等名: 12th international workshop on water dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2015-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] Rheological structure in Mars and its time evolution (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Azuma, I. Katayama
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: Sanfrancisco, USA
  • 年月日: 2014-12-19
• [学会発表] Effect of temperature on frictional behavior of smectite and illite: Implication for the updip limit of seismogenic zone along subduction thrust (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kubo, I. Katayama
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: Sanfrancisco, USA
  • 年月日: 2014-12-19
• [学会発表] Can clay minerals account for the non-asperity on the subducting plate interface? (2014)
  • 著者名/発表者名: I. Katayama, T. Kubo, H. Sakuma, K. Kawai
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: Sanfrancisco, USA
  • 年月日: 2014-12-18
• [学会発表] 沈み込みプレート境界での非アスペリティの正体は粘土鉱物？ (2014)
  • 著者名/発表者名: 片山郁夫，久保達郎，佐久間博，河合研志
  • 学会等名: 2014年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-05-02
• [学会発表] 間隙水圧下での花崗岩の破壊と浸透率変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 濱崎翔平，片山郁夫
  • 学会等名: 2014年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-05-02
• [学会発表] スメクタイト及びイライトの摩擦挙動の温度効果：沈み込み帯での地震発生帯の上限としての可能性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保達郎，片山郁夫
  • 学会等名: 2014年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-04-29
• [学会発表] 地球と金星のレオロジー構造における違いとテクトニクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 東真太郎，片山郁夫，中久喜伴益
  • 学会等名: 2014年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-04-29
• [学会発表] Water accumulation and pore pressure build-up in mantle wedge due to permeability barrier (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Katayama, K. Okazaki, W. Tanikawa
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: Sanfrancisco, USA(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-09
• [学会発表] 花崗岩の圧縮破砕による空隙率・浸透率変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山郁夫, 山口歌織
  • 学会等名: 日本地熱学会
  • 発表場所: 秋田県湯沢
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] Serpentine rheology and its significance on subduction zone processes (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Katayama, K. Hirauchi
  • 学会等名: Serpentine Days
  • 発表場所: Porquerolles Island, France(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] 稲田花崗岩の破砕実験による空隙率・浸透率変化 -高温岩体発電の予備実験として- (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山郁夫, 山口歌織
  • 学会等名: 2012年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 千葉県幕張
  • 年月日: 2012-05-24
• [学会発表] 蛇紋岩の浸透率異方性と沈み込み帯での流体経路 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山郁夫, 川野誠矢, 岡崎啓史
  • 学会等名: 2012年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 千葉県幕張
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] Frictional healing of clay minerals and possible cause of non-asperity on the plate interface
  • 著者名/発表者名: I. Katayama, T. Kubo,
  • 学会等名: Geofluid 3, Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 沈み込みプレート境界での流体移動とスロー地震
  • 著者名/発表者名: 片山郁夫
  • 学会等名: 日本地質学会
  • 発表場所: 仙台
  • 招待講演
• [学会発表] 蛇紋岩の摩擦ヒーリング特性とスロー地震の関連性
  • 著者名/発表者名: 片山郁夫，岩田睦美，岡崎啓史，平内健一
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張
  • 招待講演
• [備考] 地球内部物質循環グループの紹介
  • URL: http://www.geol.sci.hiroshima-u.ac.jp/~envi/link/katayamaG.html