地震波で診る地殻流体

2013 年度 研究成果報告書

• 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: 21109002
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 松澤 暢 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20190449)
• 研究分担者: 加藤 愛太郎 東京大学, 地震研究所, 准教授 (20359201) ; 岡田 知己 東北大学, 大学院理学研究科, 准教授 (30281968) ; 中島 淳一 東北大学, 大学院理学研究科, 准教授 (30361067) ; 山本 希 東北大学, 大学院理学研究科, 助教 (30400229) ; 石川 正弘 横浜国立大学, 環境情報研究院, 教授 (70232270) ; 小菅 正裕 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90142835) ; 高橋 努 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部ダイナミクス領域, 研究員 (90435842)
• 連携研究者: 有吉 慶介 独立行政法人海洋研究開発機構, 地震津波・防災研究プロジェクト, 研究員 (20436075)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 地殻流体 / 地震発生過程 / マグマ生成過程

研究概要

宮城県の鳴子火山周辺で稠密な臨時地震観測を行い、顕著な地震波低速度域を発見した。この低速度域の直上では地震活動が活発であり、比抵抗や岩石実験から推定した弾性波速度との比較から、この低速度域の生成原因は主として水によるものと推定した。和歌山周辺で行った臨時観測からも同様の結果を得た。また、これらの低速度域が地震波の高減衰域にも対応していることを明らかにした。さらに、沈み込んだ海洋性プレート内部の地震波速度構造を詳細に調べ、地震活動の活発な領域において水が大量に存在している可能性が高いことも明らかにした。これらの結果はいずれも、沈み込み帯での地震発生に水が重要な役割を果たすことを示している。

研究成果

• [雑誌論文] Distribution and migration of aftershocks of the 2010 Mw 7.4 Ogasawara Islands intraplate normal-faulting earthquake related to a fracture zone in the Pacific plate (2014)
  • 著者名/発表者名: Obana K., T.Takahashi, T.No, Y.Kaiho, S.Kodaira, M.Yamashita, T.Sato and T.Nakamura
  • 雑誌名: Geochem. Geophys. Geosyst. 巻: (accepted (currently online only))
  • DOI: 10.1002/2014GC005246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seismic attenuation beneath Kanto, Japan : Evidence for high attenuation in the serpentinized subducting mantle (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, J.
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 66 (accepted (currently online only))
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex slab structure and arc magmatism beneath the Japanese Islands (2013)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, A., J.Nakajima, T.Yanada, N.Uchida, T.Okada, D.Zhao, T.Matsuzawa, N.Umino
  • 雑誌名: J. Asian Earth Sci. 巻: 78 ページ: 277-290
  • DOI: 10.1016/j.jseaes.2012.12.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seismic attenuation beneath northeastern Japan : Constraints on mantle dynamics and arc mgmatism (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, J., S.Hada, E.Hayami, N.Uchida, A.Hasegawa, S.Yoshioka, T.Matsuzawa, and N.Umino
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 118 ページ: 5838-5855
  • DOI: 10.1002/2013JB010388
  • 査読あり
• [雑誌論文] An intraslab seismic sequence activated by the Tohoku-oki earthquake : Evidence for fluid-related embrittlement (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, J., K.Yoshida, and A.Hasegawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 118 ページ: 3492-3505
  • DOI: 10.1002/jgrb.50246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seismic evidence for high pore pressure in the oceanic crust : Implications for fluid-related embrittlement? (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiina, T., J.Nakajima, and T.Matsuzawa
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 40 ページ: 2006-2010
  • DOI: 10.1002/grl.50468
  • 査読あり
• [雑誌論文] The 3-D distribution of random velocity inhomogeneities in southwestern Japan and the western part of the Nankai subduction zone (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., K.Obana, Y.Yamamoto, A.Nakanishi, S.Kodaira, and Y.Kaneda
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Solid Earth 巻: 118 ページ: 2246-2257
  • DOI: 10.1002/jgrb.50200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pre-and post-seismic slow slip surrounding the 2011 Tohoku-oki earthquake rupture (2013)
  • 著者名/発表者名: Uchida, N., and T.Matsuzawa
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett. 巻: 374 ページ: 81-91
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2013.05.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Migration process of very low-frequency events based on a chain-reaction model and its application to the detection of preseismic slip for megathrust earthquakes (2012)
  • 著者名/発表者名: Ariyoshi, K., T.Matsuzawa, J.-P.Ampuero, R.Nakata, T.Hori, Y.Kaneda, R.Hino, A.Hasegawa
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 64 ページ: 693-702
  • DOI: 10.5047/eps.2010.09.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regional extent of the large coseismic slip zone of the 2011 Mw 9.0 Tohoku-Oki earthquake delineated by on-fault aftershocks (2012)
  • 著者名/発表者名: Kato, A., T.Igarashi
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 39 ページ: L15301
  • DOI: 10.1029/2012GL052220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Propagation of Slow Slip Leading Up to the 2011Mw 9.0 Tohoku-Oki Earthquake (2012)
  • 著者名/発表者名: Kato, A., K.Obara, T.Igarashi, H.Tsuruoka, S.Nakagawa, and N.Hirata
  • 雑誌名: Science 巻: 335, 6069 ページ: 705-708
  • DOI: 10.1126/science.1215141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateral variation of the cutoff depth of shallow earthquakes beneath the Japan Islands and its implications for seismogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Omuralieva, A., A.Hasegawa, T.Matsuzawa, J.Nakajima, and T.Okada
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 518-521 ページ: 93-105
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2011.11.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional attenuation structure of intrinsic absorption and wide-angle scattering of S-waves in northeastern Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi T.
  • 雑誌名: Geophys. J. Int. 巻: 189 ページ: 1667-1680
  • DOI: 10.1111/j.1365-246X.2012.05438.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stress before and after the 2011 Great Tohoku-oki earthquake, and induced earthquakes in inland areas of eastern Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., A.Hasegawa, T.Okada, T.Iinuma, Y.Ito, Y.Asano
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 39 ページ: L03302
  • DOI: 10.1029/2011GL049729
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nearly complete stress drop in the 2011 Mw9.0 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake (2011)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, A, K.Yoshida, T.Okada
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 63 ページ: 703-707
  • DOI: 10.5047/eps.2011.06.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seismic evidence for reactivation of a buried hydrated fault in the Pacific slab by the 2011 M9.0 Tohoku Earthquake (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, J., A.Hasegawa, S.Kita
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 38 ページ: L16318
  • DOI: 10.1029/2011GL048754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Random inhomogeneities in the northern Izu-Bonin arc estimated by tomographic inversion of peak delay times of S-wave seismograms (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi T., K.Obana, S.Kodaira, D.Suetsugu, N.Takahashi, S.Kamiya, Y.Tamura
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 116 ページ: B03303
  • DOI: 10.1029/2010JB007691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupling coefficient, hierarchical structure, and earthquake cycle for the source area of the 2011 Tohoku earthquake inferred from small repeating earthquake data (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchida, N., T.Matsuzawa
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 63 ページ: 675-679
  • DOI: 10.5047/eps.2011.07.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-volcanic seismic swarms triggered by circulating fluids and pressure fluctuations above a solidified diorite intrusion (2010)
  • 著者名/発表者名: Kato, A., S.Sakai, T.Iidaka, T.Iwasaki, N.Hirata
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 37 ページ: L15302
  • DOI: 10.1029/2010GL043887
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous deepening of a seismic belt in the upper-plane of the double seismic zone in the Pacific slab beneath the Hokkaido corner : Possible evidence for thermal shielding caused by subducted forearc crust materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Kita, S., T.Okada, A.Hasegawa, J.Nakajima, T.Matsuzawa
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett. 巻: 290 ページ: 415-426
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2009.12.038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous measurements of compressional wave and shear wave velocities, Poisson's ratio, and Vp/Vs under deep crustal pressure and temperature conditions : Example of silicified pelitic schist from Ryoke Belt, Southwest Japan (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, Y., M.Ishikawa, M.Terabayashi, M.Arima
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 19 ページ: 30-39
  • DOI: 10.1111/j.1440-1738.2009.00695.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep structure of the Ou mountain range strain concentration zone and the focal area of the 2008 Iwate-Miyagi Nairiku earthquake, NE Japan - Seismogenesis related with magma and crustal fluid (2010)
  • 著者名/発表者名: Okada, T., N.Umino, A.Hasegawa
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 62, 3 ページ: 347-352
  • DOI: 10.5047/eps.2009.11.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Earthquakes and plastic deformation of anhydrous slab mantle in double Wadati-Benioff zones (2010)
  • 著者名/発表者名: Reynard, B., J.Nakajima, H.Kawakatsu
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 37 ページ: L24309
  • DOI: 10.1029/2010GL045494
  • 査読あり
• [雑誌論文] Envelope broadening characteristics of crustal earthquakes in northeastern Honshu, Japan (2010)
  • 著者名/発表者名: Tripathi, J.N., H.Sato, M.Yamamoto
  • 雑誌名: Geophys. J. Int. 巻: 182 ページ: 988-1000
  • DOI: 10.1111/j.1365-246X.2010.04657.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supraslab earthquake clusters above the subduction plate boundary offshore Sanriku, NE Japan : Seismogenesis in a graveyard of detached seamounts? (2010)
  • 著者名/発表者名: Uchida, N., S.H.Kirby, T.Okada, R.Hino, A.Hasegawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115
  • DOI: 10.1029/2009JB006797
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple scattering and mode conversion revealed by an active seismic experiment at Asama volcano, Japan (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, M., and H.Sato
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115 ページ: B07304
  • DOI: 10.1029/2009JB007109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tomographic imaging of hydrated crust and mantle in the subducting Pacific slab beneath Hokkaido, Japan : Evidence for dehydration embrittlement as a cause of intraslab earthquakes (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, J., Y.Tsuji, A.Hasegawa, S.Kita, T.Okada, and T.Matsuzawa
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 16 ページ: 470-481
  • DOI: 10.1016/j.gr.2008.12.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seismic evidence for thermally-controlled dehydration reaction in subducting oceanic crust (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, J., Y.Tsuji, and A.Hasegawa
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 36 ページ: L03303
  • DOI: 10.1029/2008GL036865
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tomographic inversion of the peak delay times to reveal random velocity fluctuations in the lithosphere : method and application to northeastern Japan (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., H.Sato, T.Nishimura, and K.Obara
  • 雑誌名: Geophys. J. Int. 巻: 178 ページ: 1437-1455
  • DOI: 10.1111/j.1365-246X.2009.04227.x
  • 査読あり
• [学会発表] A variety and interplay of slip behaviors along plate interface before and after the 2011 Mw9.0 Tohoku-Oki earthquake (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato, A, and K.Obara
  • 学会等名: 2013 AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, 米国
  • 年月日: 2013-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] Earthquake clustering and seismic scattering possibly related to geofluid near the Moriyoshi-zan volcano in the Akita Prefecture, northeastern Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: Kosuga, M.
  • 学会等名: 2012 AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, 米国
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Stepwise changes in Vp, Vs and Vp/Vs in gabbroic rocks (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, M.
  • 学会等名: 2012 AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, 米国
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Unusual rupture pattern of off-Kamaishi repeaters after th 2011 Tohoku earthquake (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsuzawa, T., K.Shimamura, T.Okada, and N.Uchida
  • 学会等名: 2012 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, 米国
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] Facilitation of intermediate-depth earthquakes by eclogitization-related stresses and H_2O (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, J., N.Uchida, A.Hasegawa, T.Shiina, B.R Hacker, and S.H Kirby
  • 学会等名: 2012 AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, 米国
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] 高周波数地震波の散乱及び減衰に着目した地下構造イメージングに関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋 努
  • 学会等名: 日本地震学会2012年度秋季大会
  • 発表場所: 函館
  • 年月日: 2012-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] Deep seismic structure beneath the Japanese Islands (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, J., and A.Hasegawa
  • 学会等名: 日本地質学会第119回学術大会
  • 発表場所: 堺
  • 年月日: 2012-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] 地殻・最上部マントルにおけるランダムな速度ゆらぎ及び内部減衰の三次元構造 ～次元圧縮に基づく地下構造の地球物理学的解釈～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋努
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2011-05-26
  • 招待講演
• [学会発表] スロー地震発生域の構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤愛太郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2011-05-22
  • 招待講演
• [学会発表] 地震波トモグラフィで診る日本列島下の上部マントル構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中島淳一
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2010-05-23
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.geofluids.titech.ac.jp/a01_1.html