| 研究領域 | スロー地震学 |
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| 研究課題/領域番号 |
16H06476
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
氏家 恒太郎 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40359188)
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| 研究分担者 |
片山 郁夫 広島大学, 理学研究科, 教授 (10448235)
森 康 北九州市立自然史・歴史博物館, 自然史課, 学芸員 (20359475)
WALLIS R・Simon 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (30263065)
橋本 善孝 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (40346698)
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)
堤 昭人 京都大学, 理学研究科, 助教 (90324607)
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| 研究期間 (年度) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| キーワード | 付加体 / 変成岩 / 摩擦実験 |
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| 研究実績の概要 |
(A)スロー地震発生域で形成された付加体・変成岩の地質調査・分析と(B)地質・模擬試料を用いた摩擦・透水実験を行い、以下の研究成果を得た。
(A)では、付加体中に発達するメランジュから数十mの厚さを持つ剪断脈濃集帯を見出し、プレート沈み込み時に静岩圧に近い間隙水圧下で低角逆断層センスを示す剪断破壊が繰り返し起こり、その発生間隔がスロー地震の発生間隔と同等であることを明らかにした。ビトリナイト反射率から付加体中の断層近傍の摩擦熱拡散パターンを見出し、熱モデリング計算によりスロー地震と比較可能なすべり継続時間を得ることに成功した。また、変成岩中に発達する蛇紋岩メランジュから反応帯や流体の流路を見出し、交代変成作用により流体がはきだされること及びスラブ由来のSiO2に富む流体がマントルウェッジ全体に浸透せず幅100mの蛇紋岩剪断帯に集中して流れたことを明らかにした。
(B)では、粉末状藍閃石片岩試料を用いた摩擦実験を行い、スロー地震発生領域で間隙水圧が上昇すると摩擦の速度依存性が負に遷移する傾向を見出し、スローすべりになる条件を明らかにした。一方、生物源軟泥試料を用いた摩擦実験では、間隙水圧が上昇すると摩擦の速度依存性が正に遷移する傾向が見出され、断層すべりが安定になる条件が明らかにされた。更に粘土鉱物とスロー地震の関係を調べる摩擦実験を行い、湿度の上昇とともに摩擦係数が系統的に減少する傾向を見出した。岩石を用いた三軸圧縮試験を行い、破壊前の微視的クラックや破壊に伴う透水率変化を測定した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
スロー地震発生域で形成された付加体の地質調査・分析では、他班が明らかにしたスロー地震観測結果（低角逆断層メカニズム、静岩圧に近い間隙水圧、数年以下の短い発生間隔）を全て満たす地質学的証拠（クラックシール剪断脈）が見出され、論文公表に向けた準備を行っているところである。変成岩の地質調査・分析では、スロー地震発生に必要とされる高間隙水圧の原因究明やそれに必要な地質構造が明らかとなってきた。
日本海溝沈み込み帯の模擬物質である粉末状藍閃石片岩試料を用いた摩擦実験では、間隙水圧上昇がスローすべりの発生にとって重要であることが見出され、論文として公表された。この研究成果は、高間隙水圧条件下における摩擦特性分布を考慮することによって、日本海溝で発生した2011年のスロー地震の分布をうまく説明できることを示唆している。他の物質を用いた摩擦実験でも研究成果は着実に得られており、論文投稿中ないし投稿準備中である。
以上のように、スロー地震発生域で形成された付加体・変成岩の地質調査・分析と地質・模擬試料を用いた摩擦実験双方から着実に研究成果が得られている。すでに論文化ないし論文化へ向けて研究は進んでおり、おおむね順調に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
スロー地震発生域で形成された付加体・変成岩の地質調査・分析においては、他班との融合研究・国際共同研究を推進していく予定である。融合研究では、これまでの地質学的研究で得られたスロー地震像と地震・測地観測から得られているスロー地震像の比較・検討を行い、地質学的描像に裏打ちされたスロー地震発生像の構築を目指す。国際共同研究では、沈み込みの進行に伴って、変形様式、変形メカニズム、化学反応、レオロジー、流体移動様式がどのように変化し、それがスロー地震発生とどう結びついているのか検討を行う。また、ニュージーランド・ヒクランギ沈み込み帯で実施される国際深海科学掘削計画（IODP）第375次研究航海に乗船・参加し、浅部スロー地震域の物性と物質を調べる。
地質・模擬試料を用いた摩擦・透水実験においては、これまで開発してきた高温・高圧・高間隙水圧条件下で摩擦実験が可能な装置を本格運用させる。また、高速すべり・高間隙水圧下で断層の透水性変化を評価する装置の開発に取り組み、試験運用を開始する。これら装置により断層の多様な性質を明らかにしていく。既存の装置を用いた摩擦実験では、他班によるスロー地震観測結果と照合させた実験を実施し、スロー地震の物理プロセスに制約を与える実験的研究を実施する。
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