沈み込み帯の断層レオロジーとスロー地震の発生機構

• 研究課題/領域番号: 25287135
• 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: 地質学
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 廣瀬 丈洋 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー代理 (40470124)
• 連携研究者: 谷川 亘 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 主任研究員 (70435840) ; 高橋 美紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 活断層・地震研究センター, 主任研究員 (40470033)
• 研究協力者: 澤井 みち代 ; 野田 洋二
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2013年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
• キーワード: スロー地震 / 断層 / 摩擦 / 沈み込み帯 / 摩擦実験 / 熱水 / 地震

研究成果の概要

沈み込み帯で発生するスロー地震には、水が深く関与していると考えられている。本研究では、水の圧力（間隙流体圧）の上昇がスロー地震の発生と密接に関わっているという仮説を、地震発生域の熱水環境を再現した摩擦実験によって検証した。熱水摩擦実験の結果、間隙水圧が大きくなるにつれて、断層の摩擦の速度依存特性が正から負に系統的に変化し、スロー地震が発生するポテンシャルが現れることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Nucleation of frictional instabilitycaused by fluid pressurization insubducted blueschist (2016)
  • 著者名/発表者名: Sawai, M., A. R. Niemeijer, O. Plumper, T. Hirose, and C. J. Spiers
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 43 号: 6 ページ: 2543-2551
  • DOI: 10.1002/2015gl067569
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamic weakening of smectite-bearing faults at intermediate velocities: Implications for subduction zone earthquakes (2015)
  • 著者名/発表者名: Oohashi, K., T. Hirose, M. Takahashi, and W. Tanikawa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research, Solid Earth 巻: 120 号: 3 ページ: 1572-1586
  • DOI: 10.1002/2015jb011881
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fault rheology beyond frictional melting (2015)
  • 著者名/発表者名: Lavallee, Y., T. Hirose, J.E. Kendrick, K.-U. Hess and D.B. Dingwell
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 112 号: 30 ページ: 9276-9280
  • DOI: 10.1073/pnas.1413608112
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spine growth and seismogenic faulting at Mt. Unzen, Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: A. J. Hornby, J. E. Kendrick, O. D. Lamb, T. Hirose, S. D. Angelis, F. W. von Aulock, K. Umakoshi, T. Miwa, S. H. D. Angelis, F. B. Wadsworth, K. Hess, D. B. Dingwell, Y. Lavallée
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research; Solid Earth 巻: 120 号: 6 ページ: 4034-4054
  • DOI: 10.1002/2014jb011660
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] NanTroSEIZE Stage 3: NanTroSEIZE Plate Boundary Deep Riser 3 (2015)
  • 著者名/発表者名: Tobin, H., Hirose, T., Saffer, D., Toczko, S., Maeda, L., Kubo, Y., and the Expedition 348 Scientists
  • 雑誌名: Proceedings of the Integrated Ocean Drilling Progrram 巻: 348
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 付加体内部に発達する断層の変位量と幅との相関関係 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北村真奈美・向吉秀樹・廣瀬丈洋
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 120 号: 1 ページ: 11-21
  • DOI: 10.5575/geosoc.2013.0058
  • NAID: 130004448282
  • ISSN: 0016-7630, 1349-9963
  • 年月日: 2014-01-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frictional properties of incoming pelagic sediments at the Japan Trench: implications for large slip at a shallow plate boundary during the 2011 Tohoku earthquake (2014)
  • 著者名/発表者名: Michiyo Sawai, Takehiro Hirose and Jun Kameda
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66(1) 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-65
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Frictional melting of clayey gouge during seismic fault slip: Experimental observation and implications (2014)
  • 著者名/発表者名: Han, R., T. Hirose, G. Y. Jeong, J.-I. Ando,and H. Mukoyoshi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 2014 号: 15 ページ: 5457-5466
  • DOI: 10.1002/2014gl061246
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A frictional law for volcanic ash gouge (2014)
  • 著者名/発表者名: Lavallee, Y., T. Hirose, J.E. Kendrick, S. DeAngelis, L. Petrakova, A.J. Hornby, and D.B. Dingwell
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 400 ページ: 177-183
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2014.05.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Displacement and dynamic weakening processes in smectite-rich gouge from the Central Deforming Zone of the San Andreas Fault (2014)
  • 著者名/発表者名: French, M. E., Kitajima, H., Chester, J. S., Chester, F. M. and Hirose, T.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 119 号: 3 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1002/2013jb010757
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graphite as a lubricating agent in fault zones : An insight from low- to high-velocity friction experiments on a mixed graphite-quartz gouge (2013)
  • 著者名/発表者名: Oohashi, K., Hirose, T., and Shimamoto, T
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research Solid Earth 巻: 118 号: 5 ページ: 2067-2084
  • DOI: 10.1002/jgrb.50175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluid transport properties in sediments and their role in large slip near the surface of the plate boundary fault in the Japan Trench (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanikawa, W., Hirose, T., Mukoyoshi, H., Tadai, O. and Lin, W
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 382 ページ: 150-160
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2013.08.052
  • 査読あり
• [雑誌論文] NanTroSEIZE Stage 3: NanTroSEIZE plate boundary deep riser 3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirose, T., Saffer, D. M., Tobin, H. J., Toczko, S., Maeda, L., Kubo, Y., Kimura, G., Moore, G. F., Underwood, M. B. and Kanagawa, K.
  • 雑誌名: IODP Scientific Prospectus 巻: 348 ページ: 1-36
  • DOI: 10.2204/iodp.sp.348.2013
• [学会発表] Frictional properties of Blueschist under in-situ conditions and implications for fault motion (2015)
  • 著者名/発表者名: Michiyo Sawai, Andre R Niemeijer, Oliver Plumper, Takehiro Hirose, Christopher James Spiers
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Annual Meeting 2015
  • 発表場所: サンフランシスコ、アメリカ合衆国
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] 伊豆-ボニン-マリアナ弧を構成する岩石のすべり特性：高温摩擦実験と低～高速摩擦実験からの考察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 兵東玄威・高橋美紀・斎藤実篤・廣瀬丈洋
  • 学会等名: 日本地質学会第122 年学術大会
  • 発表場所: 信州大学、長野県松本市
  • 年月日: 2015-09-12
• [学会発表] 東北沖プレート境界物質の摩擦特性からみるスロー・スリップ・イベント (2015)
  • 著者名/発表者名: 澤井みち代, Niemeijer Andre, 廣瀬丈洋, Plumper Oliver, Spiers Christopher
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県千葉市
  • 年月日: 2015-05-28
• [学会発表] 準高速すべりに伴うスメクタイト質断層の動的強度弱化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大橋聖和, 廣瀬丈洋, 高橋美紀, 谷川亘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県千葉市
  • 年月日: 2015-05-25
• [学会発表] Frictional processes during flank motion at Mount Etna (Italy): experimental characterisation of slip on similar and dissimilar volcanic and sedimentary rocks (2015)
  • 著者名/発表者名: Wojciech Rozanski, Yan Lavallee, Jackie Kendrick, Angela Castagna, Thomas Mitchell, Michael Heap, Sergio Vinciguerra, Takehiro Hirose, Donald Dingwell
  • 学会等名: European Geosciences Union, General Assembly 2015
  • 発表場所: ウィーン、オーストリア
  • 年月日: 2015-04-14
  • 国際学会
• [学会発表] Depth Limits of Slow Slip Events at the Japan Trench: Insights from Friction Experiments under In-Situ Conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Sawai, M., Niemeijer, A., Hirose, T. and Spiers, C.J.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Annual Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ，アメリカ合衆国
  • 年月日: 2014-12-19
• [学会発表] Frictional property of rocks in the Izu-Bonin Mariana Forearc under high temperature and pressure conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Hyodo, G., Takahashi, M., Saito, S., and Hirose, T.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Annual Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ，アメリカ合衆国
  • 年月日: 2014-12-19
• [学会発表] 四国三波川変成帯猿田川地域における鉱物帯境界の温度構造変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川口健太，廣瀬丈洋，星野健一
  • 学会等名: 日本地質学会第121年学術大会
  • 発表場所: 鹿児島大学，鹿児島県
  • 年月日: 2014-09-15
• [学会発表] 超深度ライザー掘削によるカッティングス試料から何がわかるのか？-IODP第348次研究航海の経験をもとに (2014)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬 丈洋, 北村 真奈美, Tobin Harold, Saffer Demian, Toczko Sean, Expesition 348 Scientists
  • 学会等名: 日本地質学会第121年学術大会
  • 発表場所: 鹿児島大学，鹿児島県
  • 年月日: 2014-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] Frictional properties of glaucophane schist under hypocentral depth conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Sawai, M., Niemeijer, A., Plümper, O., Hirose, T. and Spiers, C.J.
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 11th Annual Meeting
  • 発表場所: ロイトン札幌，北海道
  • 年月日: 2014-08-01
• [学会発表] Ultra-deep Riser Drilling into the Nankai Accretionary Prism: Preliminary results of IODP NanToSEIZE Expedition 348 (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirose Takehiro, Tobin Harold, Saffer Demian, Toczko Sean, Maeda Rena, Kubo Yusuke, Kanagawa Kyuichi, Kimura Gaku, Expedition 348 Scientists
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 11th Annual Meeting
  • 発表場所: ロイトン札幌，北海道
  • 年月日: 2014-07-30
• [学会発表] 伊豆-ボニン-マリアナ弧を構成する岩石の高温高圧摩擦特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 兵東 玄威 , 高橋 美紀 , 斎藤 実篤 , 廣瀬 丈洋
  • 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，神奈川県
  • 年月日: 2014-05-01
• [学会発表] IODP Expedition 348 南海付加体内部への超深度ライザー掘削：科学結果速報 (2014)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬 丈洋, Tobin Harold, Saffer Demian, Toczko Sean, 前田 玲奈, 久保 雄介, Expedition 348 Scientists
  • 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，神奈川県
  • 年月日: 2014-04-28
• [学会発表] 東北プレート境界断層の動的摩擦挙動とすべり伝播機構
  • 著者名/発表者名: 廣瀬丈洋・谷川亘・向吉秀樹・多田井修・林為人・Expedition 343 Scientific Party
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉幕張メッセ、千葉県
• [学会発表] 東北地震の震源域に分布すると考えられる藍閃石片岩の高温・高圧下における摩擦挙動
  • 著者名/発表者名: 澤井みち代・高橋美紀・廣瀬 丈洋
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉幕張メッセ、千葉県
  • 招待講演
• [学会発表] 日本海溝近傍のプレート境界断層浅部の透水性構造
  • 著者名/発表者名: 谷川亘・廣瀬丈洋・林 為人・IODP Expedition 343 Scientific Party
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉幕張メッセ、千葉県
• [学会発表] 東北地方太平洋沖地震の震源環境条件における藍閃石片岩の摩擦特性
  • 著者名/発表者名: 澤井みち代・高橋美紀・廣瀬 丈洋
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学、宮城県
• [備考] 研究内容
  • URL: http://www.ne.jp/asahi/hirose/geo/index_j.htm#RI