沈み込み帯熱水循環の数値モデリング：地震発生帯の温度圧力条件の推定に向けて

• 研究課題/領域番号: 25800246
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 東北大学 (2015); 独立行政法人海洋研究開発機構 (2014); 東京大学 (2013)
• 研究代表者: 川田 佳史 東北大学, 災害科学国際研究所, 助教 (50402558)
• 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: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 熱水循環 / 沈み込み帯 / 日本海溝 / 南海トラフ / 数値シミュレーション / 温度構造 / 日本海港 / 熱流量 / 地殻熱流量

研究成果の概要

沈み込み帯の地震活動は沈み込んだプレートの温度構造に影響を受ける。日本海溝や南海トラフの海側では、プレート年代から予想されるよりも高い熱流量が観測されている。本研究課題では、熱流量とプレートの温度構造との関連を調べるために、透水層内の水循環を考慮した一連の数値計算を行った。日本海溝の高熱流量は、地震学的情報を元に「透水層が海溝軸に向かって厚くなる」と考えることで説明できる。南海トラフの室戸沖から熊野沖にかけて熱流量が低くなることは、トラフ底の付近の水平方向の水循環で説明することが出来る。

研究成果

• [雑誌論文] Multiple-scale hydrothermal circulation in 135 Ma oceanic crust of the Japan Trench outer rise: Numerical models constrained with heat flow observations (2015)
  • 著者名/発表者名: Labani Ray, Yoshifumi Kawada, Makoto Yamano, Hideki Hamamoto
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 16 号: 8 ページ: 2711-2724
  • DOI: 10.1002/2015gc005771
  • 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] Heat flow anomaly on the seaward side of the Japan Trench associated with deformation of the incoming Pacific plate (2014)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yamano; Hideki Hamamoto; Yoshifumi Kawada; Shusaku Goto
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 407 ページ: 196-204
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2014.09.039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrothermal heat mining in an incoming oceanic plate due to aquifer thickening: Explaining the high heat flow anomaly observed around the Japan Trench (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawada Y, Yamano M, Seama N
  • 雑誌名: Geochem Geophys Geosyst 巻: 15 号: 4 ページ: 1580-1599
  • DOI: 10.1002/2014gc005285
  • 査読あり
• [学会発表] 南海トラフ室戸沖から熊野沖にかけて観測された熱流量変化のモデル化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川田佳史, 山野誠
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 千葉市
  • 年月日: 2016-05-23
• [学会発表] 日本海溝海側における海洋地殻の破砕と間隙流体循環―熱流量測定と電磁気探査による温度構造と流体分布の研究― (2016)
  • 著者名/発表者名: 山野誠, 川田佳史, 笠谷貴史, 後藤忠徳, 市原寛
  • 学会等名: ブルーアース2016
  • 発表場所: 東京都品川区
  • 年月日: 2016-03-09
• [学会発表] Hydrothermal Heat Transport within an Abruptly Formed Permeable Slot: An Application to Heat Flow Peaks Observed at the Japan Trench Offshore of Sanriku (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Kawada, Makoto Yamano
  • 学会等名: 2015 American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisso, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 日本海溝海側における熱流量異常：海洋地殻の破砕と間隙流体循環 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山野 誠, 川田 佳史, 濱元 栄起
  • 学会等名: 日本地震学会2015年度秋季大会
  • 発表場所: 神戸市
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] Multiple-scale heat flow anomalies seaward of the Japan Trench associated with deformation of the incoming Pacific plate (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yamano, Yoshifumi Kawada, Labani Ray, Hideki Hamamoto
  • 学会等名: IUGG 2015 General Assembly
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2015-06-30
  • 国際学会
• [学会発表] 日本海溝アウターライズにおける熱流量の高密度測定：海洋地殻の破砕と間隙流体循環 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山野誠、川田佳史、濱元栄起
  • 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] 部分的に厚くなる透水層内の水循環：日本海溝アウターライズのkmスケールの熱流量異常を説明するモデル (2015)
  • 著者名/発表者名: 川田佳史、山野誠
  • 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] Hydrothermal Heat Mining Due to the Aquifer Thickening Toward the Trench Axis: A Model for Explaining High Heat-flow Anomalies on the Seaward Side of the Japan Trench (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Kawada; Makoto Yamano; Nobukazu Seama
  • 学会等名: Asia Oceania Geoscience Society 11th Annual Meeting
  • 発表場所: Royton Sapporo Hotel（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-08-01
• [学会発表] 東北日本の熱流量異常を説明する熱モデル：海溝軸に向かって厚くなる透水層内で起こる熱水循環による熱の汲み上げ (2014)
  • 著者名/発表者名: 川田佳史、山野誠、島伸和
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合２０１４年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2014-05-02
• [学会発表] Thermal subduction-zone model including hydrothermal circulation in an aquifer that thickened toward the trench axis (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawada, M. Yamano, N. Seama
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2013
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] High heat flow anomaly seaward of the Japan Trench associated with deformation of the subducting Pacific plate (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yamano, Y. Kawada, H. Hamamoto, and S. Goto
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2013
  • 発表場所: 幕張メッセ