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2022 年度 実施状況報告書

琉球石灰岩における断層摩擦発熱の検出と活断層地震性すべり評価

研究課題

研究課題/領域番号 20K21050
研究機関筑波大学

研究代表者

氏家 恒太郎  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40359188)

研究分担者 大坪 誠  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究グループ長 (70443174)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2024-03-31
キーワードカタクレーサイト化 / 正断層運動 / 熱水変質 / 沖縄トラフ / 沖縄本島中南部 / 与那国島
研究実績の概要

2022年度は、研究対象地域を拡げ、沖縄本島中南部及び与那国島で地質調査と断層試料分析を実施した。

沖縄本島中南部では、断層崖と海岸が交差する地点を中心に地質調査を行った。その結果、2箇所において断層露頭を見出した。断層はいずれも第四系の琉球層群を変位させていることから、活断層である可能性が高い。断層帯構造についてみると、地震性すべりを反映したすべりの局所化(スリップゾーン)は認められず、全体に渡ってカタクレーサイト化していることが明らかとなった。

与那国島では、南東部に位置するサンニヌ台で認められる断層を対象に地質調査を行い、断層コア(断層ガウジ)、八重山層群および琉球層群由来のダメージゾーンを記載し、断層運動および発達過程を検討した。また、断層破砕帯の上盤との境界から採取した赤褐色断層ガウジを対象にX線粉末回折を行い、鉱物組み合わせを検討した。その結果、以下の4点が明らかになった。(1)サンニヌ台の断層は断層条線の方向から傾斜滑りの正断層であり、沖縄トラフ内の応力場を反映していると考えられる。(2) 断層コアでは幅2 mほどの断層ガウジを伴い、破砕帯の幅と断層の長さ、総変位量と断層コアの幅の関係は、一般的な断層と同様の傾向であった。(3)断層は、第四系の琉球層群を切っており、総変位量が80 mほどであることを踏まえると、第四紀中に繰り返し活動した活断層であることが示唆される。(4)断層ガウジの赤褐色変質部の含有鉱物は石英、曹長石、カリ長石、イライト、カオリナイト、緑泥石、赤鉄鉱であることから,正断層運動の際に地下から高温の熱水が上昇していたと考えられる。

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

新型コロナの感染拡大の影響があったが、沖縄本島中南部と与那国島を対象に地質調査と断層試料分析を実施することが出来た。沖縄本島中南部では、すべりの局所化を反映したスリップゾーンは見出されず、カタクレーサイト化が断層帯全体に渡って進行していたことから、地震時の摩擦発熱を見出すことは難しいことが判明した。与那国島では、断層帯が熱水変質の影響を受けていると考えられ、これにより地震時の摩擦発熱が仮にあったとしても上書きされている可能性が見出された。また、対象とした与那国島の正断層は、沖縄トラフの拡大を反映している可能性が初めて見出された。

昨年度に引き続き断層すべりの多様性を見出すことができ、今後地震時の摩擦発熱を断層から見出していくうえで、貴重な情報を得ることができた。また、沖縄トラフの南北拡大を反映した活断層運動の証拠を初めて得ることができた。したがって研究はおおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

新型コロナの影響と海況不良による船の欠航の影響で、当初予定していた波照間島の地質調査が実現できなかったため、2023年度に実施する。また、沖縄本島中南部に分布する断層を対象とした地質調査を継続して行い、2021年度、2022年度で明らかになった断層すべりの多様性を考慮しながら、すべりの局所化を反映したスリップゾーンを見出し、活断層における地震性すべり発生の評価を行う。

これまでの宮古島、喜界島、沖縄本島中南部、与那国島、波照間島に分布する活断層調査、断層試料分析・解析結果をまとめ、断層すべりの多様性、断層長さとすべりの局所化を反映したスリップゾーンの有無の関係、琉球石灰岩における摩擦発熱指標の構築、琉球弧・沖縄トラフのテクトニクスと活断層の関連について総括する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナの影響と海況不良による船の欠航の影響で、当初予定していた波照間島での地質調査が実現できなかったため、次年度使用額が発生した。2023年度に波照間島において地質調査・断層試料採取を実施し、前弧テクトニクスと活断層運動の関係を明らかにする。また、沖縄本島中南部においても地質調査・断層試料採取を実施し、断層帯からすべりの局所化を見出し、地震時の摩擦熱発生の評価を行う。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Depth‐Dependent Slow Earthquakes Controlled by Temperature Dependence of Brittle‐Ductile Transitional Rheology2023

    • 著者名/発表者名
      Ando Ryosuke、Ujiie Kohtaro、Nishiyama Naoki、Mori Yasushi
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 50 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2022GL101388

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Middle Miocene forearc alkaline magmatism in Amami-Oshima Island, central Ryukyu Arc: implications for paleoreconstruction of Shikoku Basin2023

    • 著者名/発表者名
      Motohashi Ginta、Ishizuka Osamu、Oda Hirokuni、Sano Takashi、Sekimoto Shun、Ujiie Kohtaro
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 75 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40623-022-01760-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Megathrust Shear Modulated by Albite Metasomatism in Subduction Melanges2022

    • 著者名/発表者名
      Ujiie Kohtaro、Noro Kazuya、Shigematsu Norio、Fagereng Ake、Nishiyama Naoki、Tulley Christopher J.、Masuyama Haruna、Mori Yasushi、Kagi Hiroyuki
    • 雑誌名

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      巻: 23 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2022GC010569

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rheology of Naturally Deformed Antigorite Serpentinite: Strain and Strain‐Rate Dependence at Mantle‐Wedge Conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Tulley C. J.、Fagereng A.、Ujiie K.、Piazolo S.、Tarling M. S.、Mori Y.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2022GL098945

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Embrittlement Within Viscous Shear Zones Across the Base of the Subduction Thrust Seismogenic Zone2022

    • 著者名/発表者名
      Tulley C. J.、Fagereng A.、Ujiie K.、Diener J. F. A.、Harris C.
    • 雑誌名

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      巻: 23 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2021GC010208

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Deformation Process and Mechanism of the Frontal Megathrust at the Nankai Subduction Zone2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Gaku、Hamada Yohei、Yabe Suguru、Yamaguchi Asuka、Fukuchi Rina、Kido Yukari、Maeda Lena、Toczko Sean、Okuda Hanaya、Ogawa Nobuhiro、Morioka Hitoshi、Ujiie Kohtaro、Saffer Demian
    • 雑誌名

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      巻: 23 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2021GC009855

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 震源域の物質から探る巨大地震とスロー地震の発生メカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      氏家恒太郎
    • 雑誌名

      科学

      巻: 92 ページ: 893-897

  • [雑誌論文] 総説:スロー地震に関する地質学的・実験的・地震学的研究の連携と進展2022

    • 著者名/発表者名
      氏家恒太郎、岡﨑啓史、平内健一、ウォリスサイモン
    • 雑誌名

      月刊地球

      巻: 44 ページ: 511-513

  • [雑誌論文] プレート沈み込み帯における微動の地質学的実体2022

    • 著者名/発表者名
      氏家恒太郎、西山直毅、山下 穂
    • 雑誌名

      月刊地球

      巻: 44 ページ: 543-550

  • [雑誌論文] クラックシールせん断脈に記録されたスロー地震発生履歴2022

    • 著者名/発表者名
      西山直毅、氏家恒太郎、加納将行
    • 雑誌名

      月刊地球

      巻: 44 ページ: 551-560

  • [学会発表] Origin of fluid responsible for silica precipitation in source area of deep slow earthquakes2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Hisaki, Sano Takashi, Ujiie Kohtaro
    • 学会等名
      Slow-to-Fast earthquake workshop in Taiwan
    • 国際学会
  • [学会発表] Deformation mechanisms and rheology of melange shear zones associated with seamount subduction2023

    • 著者名/発表者名
      Frank Madison, Ujiie Kohtaro, Motohashi Ginta, Nagaya Takayoshi
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] New factor controlling the downdip limit of the seismogenic megathrust2023

    • 著者名/発表者名
      Ujiie Kohtaro, Shigematsu Norio
    • 学会等名
      Slow-to-Fast earthquake workshop in Taiwan
    • 国際学会
  • [学会発表] Ryukyu subduction zone: Earthquake diversity and Tectonic background in arc-trench system with active backarc basin2023

    • 著者名/発表者名
      Otsubo Makoto
    • 学会等名
      Slow-to-Fast earthquake workshop in Taiwan
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quartz vein formation and metasomatic reactions along the deep slow earthquake source in warm slab environments2022

    • 著者名/発表者名
      Ujiie Kohtaro
    • 学会等名
      アメリカ地質学会ペンローズ会議
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Origin of overpressured fluids in subduction plate boundary near the downdip limit of the seismogenic zone2022

    • 著者名/発表者名
      西山直樹、角野浩史、氏家恒太郎
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 招待講演
  • [学会発表] Depth-dependence of shallow and deep slow earthquakes: ductility comes from friction or plasticity?2022

    • 著者名/発表者名
      Ando Ryosuke, Ujiie Kohtaro, Mori Yasushi, Nishiyama Naoki
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • [学会発表] Deformation temperature and strain rate estimations for Mie melange of Nagasaki Metamorphic Rocks2022

    • 著者名/発表者名
      Maehara Seiya, Ando Ryosuke, Nagaya Takayoshi, Ujiie Kohtaro, Wallis Simon, Koyama Yukinojo
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • [学会発表] Change in slip mode along subduction megathrust controlled by metasomatic reactions near mantle wedge corner2022

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama Naoki, Ujiie Kohtaro, Noro Kazuya, Mori Yasushi, Masuyama Haruna
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • [学会発表] Field observations, microstructures, and frictional properties of the Red Island/Karamea shear zone, New Zealand2022

    • 著者名/発表者名
      Frank Madison, Boulton Carolyn, Niemeijer Andre, Ujiie Kohtaro
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • [学会発表] Deformation mechanisms in a tectonic melange of Amami-Oshima Island: Implications of seamount subduction at slow earthquake source depth2022

    • 著者名/発表者名
      Frank Madison, Ujiie Kohtaro, Motohashi Ginta
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • [学会発表] Timescales of silica precipitation compared to the earthquake recurrences around seismogenic zones SW Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Saishu Hanae, Otsubo makoto, Okamoto Atsushi, Ujiie Kohtaro
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
  • [学会発表] 海洋底拡大前夜の背弧海盆の中軸部は冷たいのか熱いのか?沖縄トラフ南部での科学掘削に向けた検討2022

    • 著者名/発表者名
      大坪 誠
    • 学会等名
      日本地質学会第129年学術大会
  • [学会発表] IODP掘削に向けた沖縄トラフ南部の変動史解明2022

    • 著者名/発表者名
      大坪 誠、成瀬 元、蔡 之榕、土岐知弘、満留由来、木下正高、久保田好美、松崎賢史、桑野太輔、新井隆太、細野日向子
    • 学会等名
      令和4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

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公開日: 2023-12-25  

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