高温高圧変形実験による蛇紋岩のレオロジー解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22340148
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 地質学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 清水 以知子 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40211966)
• 研究分担者: 上原 真一 東邦大学, 理学部, 准教授 (20378813)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 蛇紋岩 / マントルウェッジ / 高温高圧実験 / 沈み込み帯 / 摩擦 / 地震発生過程 / 脆性ー延性転移 / 脱水反応

研究概要

H2O 流体存在下での沈み込み帯における地震発生過程の特質を明らかにするために，含水マントル物質である蛇紋岩の高温高圧変形実験を行なった．高温型蛇紋石（アンチゴライト）よりなる蛇紋岩の脱水反応では顕著な力学挙動の変化がみられ，スラブ内地震の発生過程との関係が示唆される．人工ガウジの摩擦実験では脱水反応が剪断面で促進されることを見いだした．封圧（～380 MPa）と間隙圧を様々に変えた摩擦実験では、室温から300℃までの条件において，摩擦挙動が「有効圧の法則」からずれる傾向が明らかになった. これらの結果は沈み込みプレート境界巨大断層の強度について重要な示唆を与える。

研究成果

• [雑誌論文] Evolution of permeability and microstructure of shear zone in Neogene siliceous mudstone (2014)
  • 著者名/発表者名: Uehara S., and Takahashi M.
  • 雑誌名: Journal of Structural Geology 巻: 60 ページ: 46-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging of internal stress around a mineral inclusion in a sapphire crystal : Application of micro-Raman and photoluminescence spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Noguchi N., Abduriyim A., Shimizu I., Kamegata N., Odake S., and Kagi H.
  • 雑誌名: Journal of Raman Spectroscopy 巻: 44 ページ: 147-154
  • DOI: 10.1002/jrs.4161
  • 査読あり
• [雑誌論文] How rock mechanical properties affect fault permeability in Neogene mudstone? (2013)
  • 著者名/発表者名: Uehara S., Takahashi M.
  • 雑誌名: Energy Procedia 巻: 37 ページ: 5588-5595
• [雑誌論文] Can surface samples be used to infer underground permeability structure? A test case for a Neogene sedimentary basin in Horonobe (2012)
  • 著者名/発表者名: Uehara S., Shimamoto T., Okazaki K., Funaki H., Kurikami H., Niizato T., and Ohnishi Y.
  • 雑誌名: Japan. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 巻: 56 ページ: 1-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amorphization of quartz by friction : Implication to silica-gel lubrication of fault surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y., Muto J., Nagahama H., Shimizu I., Miura T., Arakawa I.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letter 巻: 39
  • DOI: 10.1029/2012GL053228
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Fault Ruptures and Slip Distributions of the Mw 7 11 April 2011 Hamadoori, Fukushima, northeast Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: Mizoguchi K., Uehara S., and Ueta K.
  • 雑誌名: Earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America 巻: 102 ページ: 1949-1956
  • 査読あり
• [雑誌論文] Major element distribution in Archean banded iron formation (BIF): Influence of metamorphic differentiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Katsuta N., Shimizu I., Helmstaedt H., Takano M., Kawasaki S., and Kumazawa M.
  • 雑誌名: Journal of Metamorphic Geology 巻: 30 ページ: 1525-1314
  • DOI: 10.1111/j.1525-1314.2012.00975.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Steady-state grain size in dynamic recrystallization of minerals, In : "Recrystallization'' (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimizu I.
  • 雑誌名: K. Sztwiertnia (ed.), InTech ページ: 371-386
  • URL: http://www.intechopen.com/articles/show/title/steady-state-grain-size-in-dynamic-recrystallization-of-minerals
• [雑誌論文] On the transient response of serpentine (antigorite) gouge to stepwise changes in slip velocity under high-temperature conditions (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M., Uehara S., Mizoguchi K., Shimizu I., Okazaki K., and Masuda K.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 116
  • DOI: 10.1029/2010JB008062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Erratum to"Theories and applicability of grain size piezometers : The role of dynamic recrystallization mechanisms"[J Struct Geol 30 (2008) 899-917] (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimizu I.
  • 雑誌名: Journal of Structural Geology 巻: 33 ページ: 1136-1137
  • 査読あり
• [雑誌論文] 地下深部における新第三紀泥質軟岩中の亀裂の透水特性～室内試験による推定～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 上原真一,嶋本利彦,松本拓真,新里忠史,岡崎啓史,高橋美紀
  • 雑誌名: Journal of MMIJ 巻: 127 ページ: 139-144
  • 査読あり
• [雑誌論文] 沈み込みスラブの二重震発面と蛇紋岩の脱水不安定性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水以知子
  • 雑誌名: 月刊地球 巻: 32 ページ: 162-166
• [雑誌論文] 深部H2O流体の連結性と界面の熱力学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水以知子
  • 雑誌名: 岩石鉱物科学 巻: 39 ページ: 208-219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rheological profile across the NE Japan interplate megathrust in the source region of the 2011 Mw9.0 Tohoku-oki earthquake. Earth
  • 著者名/発表者名: Shimizu I
  • 雑誌名: Planets and Space 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Rheological structure of the NE Japan subduction zone megathrust across the source region of the 2011 Tohoku-oki earthquake (Mw 9.0) (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimizu I.
  • 学会等名: Geofluid 3
  • 発表場所: Tokyo Inst. Technology, Tokyo
  • 年月日: 20140229
• [学会発表] Effect of pore pore pressure on frictional properties of talc and serpentinite under high normal stress (2014)
  • 著者名/発表者名: Uehara S., I. Shimizu, K. Okazaki, and M. Nakatani
  • 学会等名: Geofluid 3
  • 発表場所: Tokyo Inst. Technology, Tokyo
  • 年月日: 2014-02-28
• [学会発表] Rheological profile of the Tohoku-oki interplate megathrust across the source region of the M9 great earthquake (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimizu I.
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, U.S.A.
  • 年月日: 2013-12-14
• [学会発表] 蛇紋岩・タルクの摩擦特性にたいする間隙圧の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上原真一,清水以知子,岡崎啓史,中谷正生
  • 学会等名: 日本地質学会
  • 発表場所: 東北大学,宮城
  • 年月日: 2013-09-14
• [学会発表] 東北沖プレート境界逆断層における2種類のアスペリティ (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水以知子
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ,千葉
  • 年月日: 2013-05-23
• [学会発表] タルクおよび蛇紋岩の摩擦特性における間隙水圧と応力履歴の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上原真一,清水以知子,岡崎啓史,中谷正生
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ,千葉
  • 年月日: 2013-05-23
• [学会発表] Oxidation of slab mantle due to dehydration of serpentinite (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimizu I., Katsuta N., and Murakami T.
  • 学会等名: Ann. Meeting of Japan Geophysical Union
  • 発表場所: Makuhari, Chiba
  • 年月日: 2013-05-23
• [学会発表] 東北沖沈み込みプレート境界断層における地殻応力問題:間隙圧の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水以知子,上原真一
  • 学会等名: 日本地質学会
  • 発表場所: 大阪府大,大阪
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] 東北日本M9地震の震源断層強度 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水以知子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ,千葉
  • 年月日: 2012-05-25
• [学会発表] 東北沖プレート境界逆断層における脆性-延性転移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水以知子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ,千葉
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] アンチゴライトガウジの変形構造と地震発生過程についての実験的研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋美紀,清水以知子
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ,千葉
  • 年月日: 2011-05-24
• [学会発表] Geofluid Processes in Subducation Zones and Mantle Dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: Shimizu I., Watanabe Y., Michibayashi K., Takahashi M., Uehara S., and Katsuta N.
  • 学会等名: Dehydration softening of serpentinite and its roles in the intermediate-depth eartuquakes. First International Symposium on Geofluids
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] 2010, Dehydration softening of serpentinite and its roles in the intermediate-depth earthquakes (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimizu I., Watanabe Y., and Michibayashi K.
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, U.S.A.
  • 年月日: 2010-12-15
• [備考] 清水 以知子,東北日本M9震源断層のレオロジーモデル.地殻流体Newsletter, vol 13 & 14, p. 7., 2014.
  • URL: http://www.geofluids.titech.ac.jp
• [備考] 清水 以知子,上原 真一,沈み込み帯の破壊摩擦過程に対する間隙圧の影響.地殻流体Newsletter, vol 11 & 12, p. 7, 2013.
  • URL: http://www.geofluids.titech.ac.jp