地震断層の大深度掘削による応力と断層活動の関連性解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04065
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 林 為人 (リンウェイレン) 京都大学, 工学研究科, 教授 (80371714)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 応力 / 地震断層 / 掘削

研究実績の概要

東北地方太平洋沖地震と兵庫県南部地震は過去20年の間に発生し、また、熊本地震は本科研費研究がスタートした直後の平成28年4月に発生した。一方、南海トラフではM8クラス以上の大地震が今世紀中に発生する可能性が極めて高いと懸念されている。繰り返し発生する地震のサイクルにおいて、応力が地震の発生後から次の地震までの間震期に震源断層とその周辺に蓄積して、地震時に急激に解放すると定性的に示されているが、定量的な応力と地震の関係は未だに未解明のままである。本研究の目的は、上記の地震の震源断層である、南海トラフ・日本海溝・野島断層・布田川断層の大深度掘削において、信頼性の高い応力測定を実施するとともに，得られる応力場の測定結果と既往関連研究の成果とを総合して、応力と断層活動の関連性の解明に挑戦することである。
平成28年度は、まずコア試料を用いた応力測定の装置である非弾性ひずみ回復量（略称ＡＳＲ）測定システムの最適設計を行い、新規構築を行った。下期には淡路島の野島断層掘削の現場実験室にて、掘削コア試料のＡＳＲ測定を開始した。ＡＳＲ測定のひずみ経時曲線から、三次元主応力方向を決定するとともに、鉛直方向の応力値が上載岩層の密度積分(Overburden Pressure)に等しいという条件を与え、三次元主応力の絶対値を評価した。深度300m付近から測定を開始し、20mごと１試料の頻度で行った。野島断層の掘削では、断層破砕帯の影響を受けて、想定外に脆い地質状況に起因する掘削の難航により、当該深部ボーリング調査の遅延が発生した。その結果、応力測定研究の進捗は約3か月の遅延が発生したものの、当初予定の計測・解析は実施することができた。また、国際学会（例えば、JpGU-AGU Joint Meeting）などにて、得られた成果の速報を発表した。

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

応力測定に用いる岩石コア試料と検層データの提供元である野島断層掘削プロジェクトにおいて、脆い地質状況に起因する掘削の難航により、掘削作業の遅延が発生した。そのため、応力測定の実施は約3か月の遅延が発生したが、予算の繰り越しを行い、平成29年度第一四半期に当初予定の測定と解析は実施できたとともに、進捗状況も当初予定の通りに回復した。

今後の研究の推進方策

基本的に当初予定の通り、研究計画を着実に実施する。それに加えて、本研究が開始してから熊本地震が発生したため、その震源断層である布田川断層の掘削プロジェクトに参加して、応力の計測を行うことの詳細検討と実施計画を行いたい。

研究成果

• [国際共同研究] Victoria University of Wellington/University of Otago/GNS Science(ニュージーランド)
  • 国名: ニュージーランド
  • 外国機関名: Victoria University of Wellington/University of Otago/GNS Science
• [国際共同研究] University of Wisconsin- Madison(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Wisconsin- Madison
• [国際共同研究] 国立台湾師範大学(台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: 国立台湾師範大学
• [雑誌論文] 科学掘削による地震断層の応力状態・物性・すべりパラメーターの評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 為人、廣瀬 丈洋、谷川 亘、濱田 洋平
  • 雑誌名: 地學雜誌 巻: 126 ページ: 223～246
  • DOI: 10.5026/jgeography.126.223
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extreme hydrothermal conditions at an active plate-bounding fault (2017)
  • 著者名/発表者名: Sutherland R, Townend J, Toy V, Upton P, Coussens J, Allen M, Baratin L, Barth N, Becroft L,,,,, Capova L, Carpenter B, Celerier B,,,, Cox S, Craw L, Doan M, Eccles J, Faulkner D, Grieve J,,,, Howarth J, Jacobs K, Jeppson T, Kato N, Keys S, Kirilova M, Kometani Y, Langridge R, Lin W et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 546 ページ: 137～140
  • DOI: 10.1038/nature22355
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 封圧および間隙水圧を制御した比抵抗測定システムの構築とその応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 畠田 健太朗・林 為人・廣瀬 丈洋・谷川 亘・濱田 洋平・多田井 修
  • 雑誌名: 第14回岩の力学国内シンポジウム講演論文集 巻: ー ページ: ー
• [雑誌論文] Depth dependence of the frictional behavior of montmorillonite fault gouge: Implications for seismicity along a d?collement zone (2017)
  • 著者名/発表者名: Mizutani Tomoyo、Hirauchi Ken-ichi、Lin Weiren、Sawai Michiyo
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 44 ページ: 5383～5390
  • DOI: 10.1002/2017GL073465
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laboratory Verification and Calibration Experiments for Stress Measurement of Unconsolidated Formations by Anelastic Strain Recovery Method (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagano, Yu and Lin, Weiren
  • 雑誌名: Proceedings of the 7th International Symposium on In-situ Rock Stress 巻: - ページ: 473-481
• [学会発表] IODP Exp.370 掘削試料の古地磁気による定方位付け－室戸沖3次元応力測定を目指して－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉本達洋、山本裕二、山本由弦、林 為人、廣瀬丈洋、神谷奈々
  • 学会等名: 平成28 年度 高知大学 海洋コア総合研究センター 共同利用・共同研究成果発表会
• [学会発表] Estimation of in-situ stress by a new analysis method of Diametrical Core Deformation Analysis (DCDA) (2017)
  • 著者名/発表者名: Kayamoto, Y., Lin, W., Murata, S., Ito, T.
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Reorientation of cored samples for stress-state analyses: IODP Expedition 370 (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, T., Yamamoto, Y., Lin, W., Yamamoto, Y., Hirose, T., Kamiya, N., Heuer, V., Inagaki, F., Morono, Y., Kubo, Y., Maeda, L., Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 釜石鉱山における東北地方太平洋沖地震前後の地圧の繰り返し測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂口清敏、横山幸也、林為人
  • 学会等名: 第51回地盤工学研究発表会
• [学会発表] 主応力比の大きい岩盤応力下における水圧破砕試験でのき裂の再開口と閉口挙動に関する考察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 横山幸也、坂口清敏、伊藤高敏、林為人
  • 学会等名: 第51回地盤工学研究発表会論文集
• [学会発表] Stress and Kinematic Evolution of the Hoping Area, northeastern Taiwan (2016)
  • 著者名/発表者名: Yeh, E-C., C-Y., Lin, W-C., Li, S-Y. Huang, T-T. Wang, Weiren Lin, Wayne Lin, C-K, Lin
  • 学会等名: 2016 AGU Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental study on temperature response of crustal rocks to stress change (2016)
  • 著者名/発表者名: Yang, X., W. Lin, O. Tadai, X. Zeng, E-C. Yeh, C. Yu, K. Hatakeda, X. Shi, H. Xu, Z. Xu
  • 学会等名: SEG-AGU Workshop: Upper Crust Physics of Rocks
  • 国際学会
• [図書] 海洋底科学の基礎 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林為人(分担 第9章一部、第10章一部、第11章トピック)
  • 総ページ数: 389
  • 出版者: 共立出版
  • ISBN: ISBN978-4-320-04729-7