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岩石透水実験から推察する沈み込み帯での流体循環

公募研究

研究領域地殻流体: その実態と沈み込み変動への役割
研究課題/領域番号 24109703
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
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), 准教授 (10448235)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード弾性波速度 / 蛇紋岩 / 地震波低速度層 / 流体循環
研究概要

蛇紋岩はかんらん岩に比べ著しく遅い弾性波速度や高いポアソン比を持つため,沈み込み帯でみられる地震波低速度層や高ポアソン比領域の原因として注目されている。しかしながら,関東下や西南日本のプレート境界で報告されるポアソン比~0.31は,蛇紋岩(アンチゴライト0.28)の存在だけでは説明がつかず,その領域には蛇紋岩に加え流体が共存している可能性が高い。そこで,本研究では間隙流体圧下における弾性波速度の測定システムの開発を行い,蛇紋岩の弾性波速度に対する間隙水圧の効果を定量的に検証することを試みた。
実験結果より,間隙水圧を上昇させると蛇紋岩の弾性波速度は遅くなり,ポアソン比は高くなることが分かったが,その変化幅は非常に小さい。間隙水圧を10MPaから100MPaに変化させた場合,ポアソン比は0.278から0.281に上昇し,その変化幅は0.003である。沈み込み帯でみられる高ポアソン比領域は0.31であることから,蛇紋岩に比べ約0.03のポアソン比の上昇が必要であるが,今回測定したような空隙率の低い蛇紋岩ではいくら間隙水圧を増加させてもそのような高ポアソン比を発生することは難しい。このことは,沈み込み帯でみられる高ポアソン比領域では,岩石が破壊することにより空隙率が上昇し,そのような空隙を流体が充填しポアソン比が異常に高くなっていると予想される。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Deformation fabrics of natural blueschists and implications for seismic anisotropy in subducting oceanic crust2013

    • 著者名/発表者名
      Kim, D., Katayama, I., Michibayashi, K. and Tsujimori, T.
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 222 ページ: 8-21

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2013.06.011

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shear-induced permeability anisotropy of simulated serpentine gouges produced by triaxial deformation experiments2013

    • 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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dehydration kinetics of antigorite using in situ high-temperature infrared microspectroscopy2013

    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rheological contrast between glaucophane and lawsonite in naturally deformed blueschist from Diablo Range2013

    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical conductivity of magnetite-bearing serpentinite during shear deformation2013

    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of pore fluid pressure on the frictional strength of antigorite serpentinite2012

    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Episodic tremor and slow slip potentially linked to permeability contrasts at the Moho2012

    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Water accumulation and pore pressure build-up in mantle wedge due to permeability barrier2012

    • 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
    • 年月日
      2012-12-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Serpentine rheology and its significance on subduction zone processes2012

    • 著者名/発表者名
      I. Katayama, K. Hirauchi
    • 学会等名
      Serpentine Days
    • 発表場所
      Porquerolles Island, France
    • 年月日
      2012-09-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [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ー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
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 三軸破壊による花崗岩の空隙率・浸透率リアルタイム測定

    • 著者名/発表者名
      濱崎翔平,片山郁夫,岡崎啓史
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高間隙水圧下における蛇紋岩の弾性波速度

    • 著者名/発表者名
      原田裕也,片山郁夫,河野義生
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.geol.sci.hiroshima-u.ac.jp/~envi/link/katayamaG.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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