地殻流体の電磁イメージング

2013 年度 実績報告書

• 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: 21109003
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 小川 康雄 東京工業大学, 火山流体研究センター, 教授 (10334525)
• 研究分担者: 藤田 清士 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00283862) ; 神田 径 東京工業大学, 火山流体研究センター, 准教授 (00301755) ; 松島 政貴 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (20242266) ; 芳野 極 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (30423338) ; 藤 浩明 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40207519) ; 上嶋 誠 東京大学, 地震研究所, 准教授 (70242154) ; 市來 雅啓 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80359182) ; 小山 崇夫 東京大学, 地震研究所, 助教 (00359192)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 比抵抗 / 流体 / 高温高圧岩石実験 / MT観測

研究概要

鳴子火山周辺の地殻内の流体分布を解明するために、これまで取得したデータについて3次元構造解析を進め、地震波（S波）トモグラフィーの結果と比較した。地震波トモグラフィーでは中部地殻で向町カルデラから三途川カルデラ一帯の広範囲に連続的に低速度異常が見いだせるが、比抵抗モデルでは向町カルデラの低比抵抗異常は顕著であるが、三途川カルデラの低比抵抗異常は顕著ではない。これは地殻流体の塩濃度の違いによるものと考えられる。また鳴子東西断面についても、地震波トモグラフィーでは低速度異常が20km以深から存在するのに対して、比抵抗では深度10km以深から低比抵抗が見いだされ、深度10kmから微量の高塩濃度の流体が有効にネットワークを形成していることが示唆される。
また広域長周期MTデータの３次元解析からは、沈み込む太平洋スプレート上に下端を持つ低比抵抗体が解析された。この低比抵抗体の上端の一つは東北脊梁の火山に至り、さらにそれが背弧側にに分岐して日本海側の火山に至ることがイメージされた。この結果は日本海側の背弧火山の成因を示唆する重要な結果である。
岩石実験に関しては、地殻の主要鉱物の１つである斜長石の端成分であるアルバイトに流体を加えた系で電気伝導度測定を行なった。この系での実験は、流体中で移動度の高いアルカリイオンの電気伝導度の影響を調査することを目的としており、さらに塩水を加えたときの効果も調査した。塩水の効果は非常に大きく、電気伝導度は塩濃度の上昇、流体量の増加にともなって大きくなる結果が得られた。また温度依存性が小さいため、低温でも非常に高い電気伝導度値が得られた。上部地殻を代表する花崗岩のようにアルカリ性分を含む岩石が流体を含む場合、地殻で観測されている高電気伝導度異常は水に富む流体の存在で説明できる。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Three-dimensional resistivity structure and magma plumbing system of the Kirishima volcanoes as inferred from broad-band magnetotelluric data (2014)
  • 著者名/発表者名: Aizawa, K., Koyama, T., Hase, H., Uyeshima, M., Kanda, W., Utsugi, M., Yoshimura, R., Yamaya, Y., Hashimoto, T., Yamazaki, K., Komatsu, S., Watanabe, A., Miyakawa, K., Ogawa, Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 119 ページ: 198-215
  • DOI: 10.1002/2013JB010682
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高温高圧力下における周期振動実験による地震波減衰測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芳野極、山崎大輔、肥後佑司、舟越賢一
  • 雑誌名: 日本高圧力学会誌 巻: 24 ページ: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of ringwoodite reaction rims from MgSiO3 1 perovskite and periclase at 22.5 GPa and 1800 °C (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Shimojuku, A. Boujibar, D. Yamazaki, T. Yoshino, N. Tomioka and J. Xu,
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 41 ページ: 未定
  • DOI: 10.1007/s00269-014-0669-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of brine-bearing quartzite at 1 GPa: implications for fluid content and salinity of the crust (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Shimojuku, T. Yoshino and D. Yamazaki
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Over 1 Mbar generation in the Kawai-type multianvil apparatus and its application to compression of (Mg0.92Fe0.08)SiO3 perovskite and stishovite (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Yamazaki, E. Ito, T. Yoshino, N. Tsujino, A. Yoneda, X. Guo, F. Xu, Y. Higo and K. Funakoshi
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 228 ページ: 262-267
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2014.01.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] High pressure study of transition metal monoxides MnO and CoO: Structure and electrical resistance (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Ito, D. Yamazaki, T. Yoshino, S. Shan, X. Guo, N. Tsujino, T. Kunimoto, Y. Higo and K. Funakoshi
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 228 ページ: 170-175
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2013.12.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental determination of carbon isotope fractionation between graphite and carbonated silicate melt under upper mantle conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Mizutani, M. Satish-Kumar and T. Yoshino
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letter 巻: 392 ページ: 86-93
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2014.02.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced enhancement of proton conduction in brucite (2014)
  • 著者名/発表者名: X. Guo, and T. Yoshino
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 41 ページ: 813-819
  • DOI: 10.1002/2013GL058627
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of stishovite as a function of water content (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshino, A. Shimojuku and D. Li
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 41 ページ: 48-54
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2013.12.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of pressure and temperature on the silicon diffusivity of pyrope-rich garnet (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Shimojuku, T. Kubo, T. Kato, T. Yoshino, M. Nishi, T. Nakamura, R. Okazaki and Y. Kakazu
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 226 ページ: 28-38
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2013.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global 3-D Electromagnetic Forward Modeling: A Benchmark Study (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Kelbert, A. Kuvshinov, J. Velimsky, T. Koyama, J. Ribaudo, J. Sun, Z. Martinec, and C. J. Weiss
  • 雑誌名: Geophys. J. Int. 巻: 197 ページ: 785-814
  • DOI: 10.1093/gji/ggu028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aeromagnetic survey using an unmanned autonomous helicopter over Tarumae Volcano, northern Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, T., T. Koyama, T. Kaneko, T. Ohminato, T. Yanagisawa, M. Yoshimoto, E. Suzuki
  • 雑誌名: Exploration Geophysics 巻: 45 ページ: 37-42
  • DOI: 10.1071/EG12087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in electrical resistivity track changes in tectonic plate coupling (2013)
  • 著者名/発表者名: Heise, W., T.G.Caldwell, E.A.Bertrand, G.J.Hill, S.L.Bennie, and Y.Ogawa
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 40 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1002/grl.50959
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid changes in the electrical state of the 1999 Izmit earthquake rupture zone (2013)
  • 著者名/発表者名: Honkura, Y., N.Oshiman, M.Matsushima, S.Baris, M.Kemal Tuncer, S.Bulent Tank, C.Celik, and E.T.Ciftci
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 4
  • DOI: 10.1038/ncomms3116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetotelluric and temperature monitoring after the 2011 sub-Plinian eruptions of Shinmoe-dake volcano (2013)
  • 著者名/発表者名: Aizawa, K., Koyama, T., Uyeshima, M., Hase, H., Hashimoto, T., Kanda, W., Yoshimura, R., Utsugi, M., Ogawa, Y., Yamazaki, K.
  • 雑誌名: Earth Planets Space 巻: 65 ページ: 539-550
  • DOI: 10.5047/eps.2013.05.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shallow Resistivity Structure of Sakurajima Volcano Revealed by Audio-frequency Magnetotellurics (2013)
  • 著者名/発表者名: Wataru KANDA, Tomoya YAMAZAKI, Yasuo OGAWA, Takeshi HASHIMOTO, Shin'ya SAKANAKA, Koki AIZAWA, Shinichi TAKAKURA, Takao KOYAMA, Kenta YAMADA, Tsukasa KOBAYASHI, Shogo KOMORI
  • 雑誌名: Bull. Volcanol. Soc. Jpn. 巻: 58 ページ: 251-267
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for middle Triassic to Miocene dual subduction zones beneath the Shan-Thai terrane, western Thailand from magnetotelluric data (2013)
  • 著者名/発表者名: S Boonchaisuk, W Siripunvaraporn, Y Ogawa
  • 雑誌名: Gondwana Reseaerch 巻: 23 ページ: 607-1616
  • DOI: 10.1016/j.gr.2012.08.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Circularly polarized electric fields associated with seismic waves generated by blasting (2013)
  • 著者名/発表者名: M Matsushima, Y Honkura, M Kuriki, Y Ogawa
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 194 ページ: 200-211
  • DOI: 10.1093/gji/ggt110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical characterization of the North Anatolian Fault Zone underneath the Marmara Sea, Turkey by ocean bottom magnetotellurics (2013)
  • 著者名/発表者名: Tulay Kaya, Takafumi Kasaya, S Bulent Tank, Yasuo Ogawa, M Kemal Tuncer, Naoto Oshiman, Yoshimori Honkura, Masaki Matsushima
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 193 ページ: 664-677
  • DOI: 10.1093/gji/ggt025
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure X-ray diffraction study and thermoelectric measurements of Mg2Si (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Mori, Y. Kaihara, S. Nakamura, T. Yoshino and K. Takarabe
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: 10 ページ: 1847-1849
  • DOI: 10.1002/pssc.201300404
  • 査読あり
• [雑誌論文] H-D interdiffusion in brucite at pressures up to 15 GPa (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Guo, T. Yoshino, T. Okuchi, N. Tomioka
  • 雑誌名: American Mineralogists 巻: 98 ページ: 1919-1929
  • DOI: 10.2138/am.2013.4550
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-V-T relations of gamma-Ca3(PO4)2 tuite determined by in situ X-ray diffraction in a large-volume high-pressure apparatus (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Zhai, D. Yamazaki, W. Xue, L. Ye, C. Xu, S. Shan, E. Ito, A. Yoneda, T. Yoshino, X. Guo, A. Shimojuku, N. Tsujino and K. Funakoshi
  • 雑誌名: American Mineralogists 巻: 98 ページ: 1811-1816
  • DOI: 10.2138/am.2013.4403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of mantle minerals: Role of water in conductivity anomalies (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshino and T. Katsura
  • 雑誌名: Annual Reviews of Earth and Planetary Sciences 巻: 41 ページ: 605-628
  • DOI: 10.1146/annurev-earth-050212-124022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of dense hydrous magnesium silicates with implication for conductivity in the stagnant slab (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Guo and T. Yoshino
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 369-370 ページ: 239-247
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2013.03.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon isotope fractionation in the Fe-C system at HPHT experiments: Reply to the comment by Reutsky and Borzdov (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Satish-Kumar, T. Yoshino, H. So, M. Kato, Y. Hiroi
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 368 ページ: 222-224
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2013.03.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis, crystal structure and magnetic property of ilmenite-type FeGeO3 (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Nakatsuka, T. Yoshino, J. Kano, H. Hashimoto, M. Nakanishi, J. Takada, T. Fujii
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 190 ページ: 520-524
  • DOI: 10.1016/j.jssc.2012.11.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of magnetite-bearing serpentinite during shear deformation (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kawano, T. Yoshino, I. Katayama
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 39 ページ: L20313
  • DOI: 10.1029/2012GL053652
  • 査読あり
• [雑誌論文] P-V-T equation of state for ε-iron up to 80 GPa and 1900 K using the Kawai-type high pressure apparatus equipped with sintered diamond anvils (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Yamazaki, E. Ito, T. Yoshino, A. Yoneda, X. Guo, B. Zhang, W. Sun, A. Shimojuku, N. Tsujino, T. Kunimoto, Y. Higo, K. Funakoshi
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 39 ページ: L20308
  • DOI: 10.1029/2012GL053540
  • 査読あり
• [雑誌論文] Predicion of physical properties of water under extremely supercritical conditions: A molecular dynamics study (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakuma, H., M. Ichiki, K. Kawamura, K. Fuji-ta
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 138 ページ: 134506
  • DOI: 10.1063/1.4798222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-dimensional simulations of the tsunami dynamo effect using the finite element method (2013)
  • 著者名/発表者名: Minami, T., and H. Toh
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 40 ページ: 4560-4564
  • DOI: 10.1002/grl.50823
  • 査読あり
• [雑誌論文] An aeromagnetic survey of Shinmoe-dake volcano, Kirishima, Japan, after the 2011 eruption using an unmanned autonomous helicopter (2013)
  • 著者名/発表者名: Koyama, T., T. Kaneko, T. Ohminato, T. Yanagisawa, A. Watanabe, and M. Takeo
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 65 ページ: 657-666
  • DOI: 10.5047/eps.2013.03.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional electrical conductivity structure beneath Australia from inversion of geomagnetic observatory data: evidence for lateral variations in transition-zone temperature, water content and melt (2013)
  • 著者名/発表者名: Takao Koyama, Amir Khan and Alexey Kuvshinov
  • 雑誌名: Geophys. J. Int. 巻: 196 ページ: 1330-1350
  • DOI: 10.1093/gji/ggt455
  • 査読あり
• [学会発表] Electrical image of wedge mantle convection beneath northeastern Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Ichiki, M., Ogawa, Y., Kaida, T., Demachi, T., Hirahara, S., Honkura, Y., Ichihara, H., Kanda, W., Kono, T., Koyama, T., Matsushima, M.
  • 学会等名: GEOFLUID 3 Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20140228-20140303
  • 招待講演
• [学会発表] Three dimensional resistivity structure under Quaternary calderas in NE Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, Y., Ichiki, M., Kanda, W.
  • 学会等名: GEOFLUID 3 Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20140228-20140303
  • 招待講演
• [学会発表] Changes in electrical resistivity track changes in plate coupling of the Hikurangi subduction interface, New Zealand (2014)
  • 著者名/発表者名: Heise, W., Caldwell, Grant T., Hill, J. G., Bertrand, A. E., Bennie, L. S., Ogawa, Y.
  • 学会等名: GEOFLUID 3 Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20140228-20140303
  • 招待講演
• [学会発表] Changes in the electrical state of the 1999 Izmit earthquake rupture zone and its interpretation in terms of strain-induced resistivity change (2014)
  • 著者名/発表者名: Honkura, Y., Oshiman, N., Matsushima, M., Baris, S., Tuncer, K. M., Tank, B. S., Celik, C., Ciftci, T.
  • 学会等名: GEOFLUID 3 Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20140228-20140303
  • 招待講演
• [学会発表] Variation in electrical conductivity of rhyolitic melt (2014)
  • 著者名/発表者名: Fuji-ta, K., Yamashita, S., Yoshino, T., Seki, M., Ichiki, M., Shimojyuku, A., Wada, Y
  • 学会等名: GEOFLUID 3 Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20140228-20140303
  • 招待講演
• [学会発表] Electrical conductivity of partial molten peridotite: effects of volatile compnents and shear (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, T., Zhang, B.
  • 学会等名: GEOFLUID 3 Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20140228-20140303
  • 招待講演
• [学会発表] Electrical conductivity of H2O-NaCl supercritical fluids (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakuma, H., Ichiki, M.
  • 学会等名: GEOFLUID 3 Nature and Dynamics of Fluids in Subduction Zones
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20140228-20140303
  • 招待講演
• [学会発表] Structure of the Tongariro Volcanic Complex Magmatic System, New Zealand: Insights from Magnetotelluric Imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Graham J. Hill, T. Grant Caldwell, Yasuo Ogawa, Hugh M Bibby, Stewart L Bennie, Edward A Bertrand, Harry Keys
  • 学会等名: IAVCEI
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 20130723-20130723
  • 招待講演
• [図書] The two seafloor geomagnetic observatories operating in the western Pacific, in Seafloor Observatories - A New Vision of the Earth from the Abyss (2014)
  • 著者名/発表者名: Toh, H. and Y. Hamano
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: Springer
• [図書] Modelling of regional geomagnetic field based on ground observation network including seafloor geomagnetic observatories, in Seafloor Observatories - A New Vision of the Earth from the Abyss (2014)
  • 著者名/発表者名: Toh, H. and A. De Santis
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: Springer
• [備考] 地殻流体：その実態と沈み込み変動への役割
  • URL: http://www.geofluids.titech.ac.jp/
• [備考] 地殻流体の電磁イメージング
  • URL: http://www.geofluids.titech.ac.jp/a01_2.html