炭質物ラマンスペクトルを用いた断層における摩擦発熱温度指標の構築

• 研究課題/領域番号: 26287124
• 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: 筑波大学
• 研究代表者: 氏家 恒太郎 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40359188)
• 研究分担者: 堤 昭人 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90324607)
• 研究協力者: 伊東 慶祐 筑波大学, 生命環境科学研究科 ; 田畑 皓輝 筑波大学, 生命環境科学研究科 ; 古市 裕之 筑波大学, 生命環境科学研究科
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 摩擦発熱 / 断層強度 / 炭質物 / ラマンスペクトル / シュードタキライト / 断層ガウジ / 炭質物ラマンスペクトル / 地質学 / ジュラ紀付加体

研究成果の概要

高速すべりを記録したシュードタキライト及び断層ガウジに含まれる炭質物のラマン分光分析を実施し、炭質物のラマンスペクトルが断層における摩擦発熱の指標となり得ることを実証した。また、この摩擦発熱指標は、断層がその後変質作用を受けても維持されることから、極めて有効であることを示した。更にラマンデータを基に、地震時の断層における剪断強度を見積もる手法を開発することに成功した。これらの研究成果をインパクトファクターの高い査読付き国際学術誌に発表した。

研究成果

• [雑誌論文] Detection of increased heating and estimation of coseismic shear stress from Raman spectra of carbonaceous material in pseudotachylytes (2017)
  • 著者名/発表者名: Ito, K., K. Ujiie, and H. Kagi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 44 号: 4 ページ: 1749-1757
  • DOI: 10.1002/2016gl072457
  • NAID: 120007134982
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cretaceous-Neogene accretionary units: Shimanto Belt (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura, G., T. Hashimoto, A. Yamaguchi, Y. Kitamura, and K. Ujiie
  • 雑誌名: Geological Society, London 巻: 536 ページ: 125-137
  • DOI: 10.1144/goj.4
  • ISBN: 9781862397439, 9781862397064
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-velocity frictional strength across the Tohoku-Oki megathrust determined from surface drilling torque (2016)
  • 著者名/発表者名: Ujiie, K., T. Inoue, and J. Ishiwata
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 43 号: 6 ページ: 2488-2493
  • DOI: 10.1002/2016gl067671
  • NAID: 120007135455
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vitrinite reflectance and Raman spectra of carbonaceous material as indicators of frictional heating on faults: Constraints from friction experiments (2015)
  • 著者名/発表者名: Furuichi, H., K. Ujiie, Y. Kouketsu, T. Saito, A. Tsutsumi, and S. R. Wallis
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lets 巻: 424 ページ: 191-200
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2015.05.037
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sr, Nd, and Pb isotope compositions of hemipelagic sediment in the Shikoku Basin: Implications for sediment transport by the Kuroshio and Philippine Sea plate motion in the late Cenozoic (2015)
  • 著者名/発表者名: Saitoh, Y., Ishikawa, T., Tanimizu, M., Murayama, M., Ujiie, Y., Yamamoto, Y., Ujiie, K., and Kanamatsu, T.
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 421 ページ: 47-57
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2015.04.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure and lithology of the Japan Trench subduction plate boundary fault (2015)
  • 著者名/発表者名: Kirkpatrick, J. D., C. D. Rowe, K. Ujiie, J. C. Moore, C. Regalla, F. Remitti, V. Toy, M. Wolfson-Schwehr, J. Kameda, S. Bose, and F. M. Chester
  • 雑誌名: Tectonics 巻: 34 号: 1 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1002/2014tc003695
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deformation structures in the frontal prism near the Japan Trench: Insights from sandbox models (2015)
  • 著者名/発表者名: Bose, S., P., Saha, J. Mori, C. Rowe, K. Ujiie, F.M. Chester, M. Conin, C. Regalla, J., Kameda, V., Toy, J., Kirkpatrick, F., Remitti, J.C., Moore, M., Wolfson-Schwehr, Y., Nakamura, A., Gupta
  • 雑誌名: Journal of Geodynamics 巻: 89 ページ: 29-38
  • DOI: 10.1016/j.jog.2015.06.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pelagic smectite as an important factor in tsunamigenic slip along the Japan Trench (2015)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J., Shimizu, M., Ujiie, K., Hirose, T., Ikari, M., Mori, J., Oohashi, K., and Kimura, G.
  • 雑誌名: Geology 巻: 43 号: 2 ページ: 155-158
  • DOI: 10.1130/g35948.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hydrogeological responses to incoming materials at the erosional subduction margin, offshore Osa Peninsula, Costa Rica (2015)
  • 著者名/発表者名: Kameda, J., Harris, R.N., Shimizu, M., Ujiie, K., Tsutsumi, A., Ikehara, M., Uno, M., Yamaguchi, A., Hamada, Y., Namiki, Y., Kimura, G.
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophys. Geosystems 巻: 16 号: 8 ページ: 2725-2742
  • DOI: 10.1002/2015gc005837
  • NAID: 120005693905
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spectrum of slip behaviour in Tohoku fault zone samples at plate tectonic slip rates (2015)
  • 著者名/発表者名: kari, M. J., Y. Ito, K. Ujiie, and A. J. Kopf
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 8 号: 11 ページ: 870-874
  • DOI: 10.1038/ngeo2547
  • NAID: 120007130023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Earthquake faulting in subduction zones: insights from fault rocks in accretionary prisms (2014)
  • 著者名/発表者名: Ujiie, K. and Kimura, G.
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 1 号: 1 ページ: 1-30
  • DOI: 10.1186/2197-4284-1-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Frictional properties of sediments entering the Costa Rica subduction zone offshore the Osa Peninsula: Implications for fault slip in shallow subduction zones (2014)
  • 著者名/発表者名: Namiki, Y., Tsutsumi, A., Ujiie, K. and Kameda, J.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-72
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] プレート境界のすべりダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 氏家恒太郎
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス、大阪府豊中市
  • 年月日: 2017-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Geological perspectives of shallow slow earthquakes: insights from exhumed accretionary complexes in southwest Japan and New Zealand (2016)
  • 著者名/発表者名: Ujiie, K., A. Fagereng, Y. Ito, K. Ohta, T. Kinoshita, and S. Katakami
  • 学会等名: Americal Geophysical Union Fall Meeting 2016
  • 発表場所: サンフランシスコ、アメリカ合衆国
  • 年月日: 2016-12-13
  • 国際学会
• [学会発表] 東北地方太平洋沖地震の断層を直接調べるーJFAST掘削成果ー (2016)
  • 著者名/発表者名: 氏家恒太郎
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2016年年会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス、石川県金沢市
  • 年月日: 2016-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] シュードタキライトにおける炭質物のラマンスペクトル (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊東慶祐、田畑皓輝、氏家恒太郎、鍵 裕之
  • 学会等名: 日本地質学会第123年学術大会
  • 発表場所: 日本大学文理学部キャンパス、東京都世田谷区
  • 年月日: 2016-09-12
• [学会発表] Detection of frictional heating on faults using Raman spectra of carbonaceous material (2016)
  • 著者名/発表者名: 氏家恒太郎、田畑皓輝、纐纈佑衣、鍵 裕之、林 為人
  • 学会等名: 日本地質学会第123年学術大会
  • 発表場所: 日本大学文理学部キャンパス、東京都世田谷区
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] 沈み込み帯堆積物の含水条件と間隙水圧一定条件下での摩擦挙動の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 比嘉咲希・並木由香・堤 昭人
  • 学会等名: 日本地質学会第123年学術大会
  • 発表場所: 日本大学文理学部キャンパス、東京都世田谷区
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] 海洋プレート上で採取された生物起源堆積物の剪断組織の発達過程 (2016)
  • 著者名/発表者名: 並木由香・堤 昭人
  • 学会等名: 日本地質学会第123年学術大会
  • 発表場所: 日本大学文理学部キャンパス、東京都世田谷区
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] 炭質物のラマンスペクトルを用いた断層における摩擦発熱検出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 氏家恒太郎、田畑皓輝、纐纈佑衣、鍵 裕之、林 為人
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県千葉市
  • 年月日: 2016-05-26
• [学会発表] High-velocity frictional strength across the Tohoku-Oki megathrust determined from surface drilling torque (2016)
  • 著者名/発表者名: Ujiie, K., T. Inoue, and J. Ishiwata
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2016
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県千葉市
  • 年月日: 2016-05-24
• [学会発表] High-velocity frictional strength across the Tohoku-Oki megathrust determined from surface drilling torque (2015)
  • 著者名/発表者名: Ujiie, K., T. Inoue, and J. Ishiwata
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, US
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] 掘削トルクデータから求めた日本海溝沈み込み帯の高速摩擦強度断面 (2015)
  • 著者名/発表者名: 氏家恒太郎、井上朝哉、石渡隼也
  • 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（工学）キャンパス、長野県長野市
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Linkages between pelagic sedimentation and plate-boundary faulting (2015)
  • 著者名/発表者名: Ujiie, K., H. Tabata, T. Kinoshita, T. Saito, A. Miyake, and Y. Kouketsu
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合連合大会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] 炭質物を用いた断層における摩擦発熱指標の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古市裕之、氏家恒太郎、纐纈佑衣、斎藤翼、堤昭人、ウォリスサイモン
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合連合大会2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県千葉市
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] 炭質物のラマンスペクトルを用いた断層における摩擦発熱の検出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田畑皓輝、氏家恒太郎、纐纈佑衣、鍵裕之
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合連合大会2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県千葉市
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] Possible coseismic laminar and non-laminar flow along subduction megathrusts (2014)
  • 著者名/発表者名: Ujiie, K., K. Noguchi, T. Saito, and A. Tsutsumi
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Convention Center、米国サンフランシスコ
  • 年月日: 2014-12-18
• [学会発表] 掘削トルクデータに基づいた高速剪断強度断面の作成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 氏家恒太郎、井上朝哉
  • 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、鹿児島市
  • 年月日: 2014-09-14
• [学会発表] 地震時層流・乱流発生に関する地質学的・実験的証拠 (2014)
  • 著者名/発表者名: 氏家恒太郎、斎藤 翼、堤 昭人
  • 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、鹿児島市
  • 年月日: 2014-09-14
• [学会発表] Very low coseismic fault strength determined from high-velocity friction experiments on the Japan Trench plate-boundary material (2014)
  • 著者名/発表者名: Ujiie, K., H. Tanaka, T. Saito, A. Tsutsumi, J. J. Mori, and J. Kameda
  • 学会等名: AOGS 11th Annual Meeting
  • 発表場所: Royton Sapporo Hotel、札幌市
  • 年月日: 2014-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] デコルマ帯の発達様式から考察する海底地滑りの発生様式 (2014)
  • 著者名/発表者名: 氏家恒太郎
  • 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、横浜市
  • 年月日: 2014-04-29
  • 招待講演
• [学会発表] プレート境界断層掘削と高速摩擦実験により明らかとなった2011 年東北沖地震浅部巨大滑りメカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 氏家恒太郎、田中英恵、斎藤 翼、堤 昭人、Mori James、亀田 純
  • 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、横浜市
  • 年月日: 2014-04-28
  • 招待講演
• [図書] 海洋底科学の基礎 (2016)
  • 著者名/発表者名: 氏家 恒太郎 他（日本地質学会「海洋底科学の基礎」編集委員会編）
  • 総ページ数: 389
  • 出版者: 共立出版
• [備考] 筑波大学地球変動科学沈み込み帯構造地質研究グループ
  • URL: http://www.geol.tsukuba.ac.jp/~kohtaro/Kohtaro_Ujiie/Home.html