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2023 年度 実績報告書

スラブ内地震はなぜ起こるのか?オリビン準安定相・温度・脱水の3次元分布との関連性

研究課題

研究課題/領域番号 21H01180
配分区分補助金
研究機関神戸大学

研究代表者

吉岡 祥一  神戸大学, 都市安全研究センター, 教授 (20222391)

研究分担者 中島 淳一  東京工業大学, 理学院, 教授 (30361067)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワードスラブ内地震 / 太平洋スラブ / オリビン準安定層 / 温度分布 / 脱水分布
研究実績の概要

研究の目的と研究実施計画は以下の通りである。
・研究の目的:深さ200~500 kmで発生するスラブ内地震に関して、以下の5項目を本研究の目的とし、吉岡と中島で分担・協力して、研究を遂行する。
・研究実施計画:① 地震発生メカニズムの包括的理解に不可欠な同一のスラブにおける地震の震源パラメターの系統的な深さ変化の解明(中島) ② 太平洋スラブ内のオリビン準安定相領域の3次元空間分布の特定(中島・吉岡) ③ オリビン準安定相の存在を考慮したスラブ深部の3次元温度分布を計算するコードの開発(吉岡) ④ 太平洋スラブ深部の3次元温度分布・含水量分布の推定(吉岡) ⑤脱水脆性化説、相転移断層説、熱的不安定説の特定(吉岡・中島)
上記①、②に関しては、昨年度までにほぼ実施が完了した。
吉岡は、上記③に関して、2次元鉛直断面内で海洋プレートの沈み込みに伴うオリビンからウォズレアイトの相転移のカイネティクスを取り入れたプログラムのチューニングを行い、中部地方下の太平洋スラブに適用し、数値モデリングを実施する準備を整えた。
中島は、遠地地震を用いたレシーバー関数解析プログラムコードを新規に作成し、日本列島下の太平洋スラブの深部構造およびマントル遷移層不連続面の空間変化を調査した。その結果、太平洋スラブの上部境界面付近に正の振幅をもつ地震波不連続面が連続的に存在すること、その不連続面は410km不連続面に繋がるようにみえること、スラブ下(裏側)の410km、660km不連続面はほぼフラットであることが明らかになった。これらの結果は、含水相の相転移の深さ、マントル対流の温度異常などの情報を含んでいると考えられる。次年度では解析のイメージング精度の向上を目指しつつ結果の解釈を行い、スラブの相転移と深発地震の関係、およびスラブ下に存在すると考えられているマントル上昇流の原因を考察する。

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

吉岡は、上記の研究実施計画④の実施に向けて、レシーバー関数解析から得られた連続的ないくつかの測線における解析結果を踏まえて、準安定オリビンの存在範囲や410㎞や660㎞不連続面の凹凸の振幅や波長を説明しうるモデルをパラメタースタディによって構築し、温度構造やスラブ内の含水量がどのように空間的に変化しうるかを同定できる準備を整えた。
中島は、レシーバー関数解析プログラムコードを新規に作成し、中部地方下の上部マントルを対象としていくつかの測線で予備解析を行った結果、準安定オリビン領域に対応すると解釈できる地震波速度不連続面を同定することができた。今後はプログラムの改良を進めるとともに、解析データを増やして解析を行う。また、昨年度までに得ていた中部日本のフィリピン海プレートの深部沈み込みに関する結果を論文として出版することができた。

今後の研究の推進方策

●オリビン準安定相の存在を説明しうるスラブ深部の3次元温度分布の数値シミュレーション(吉岡)
中島らによって得られている中部日本下における太平洋スラブ内の準安定オリビンの3次元空間分布を説明しうるモデルの構築を行う。これまでに吉岡らが開発してきた含水量をフリーパラメターとした相転移のカイネティクスを取り入れた温度構造モデリングを実施し、オリビンの準安定相の3次元空間分布を説明しうる温度構造・含水量モデルを構築する。その後、これまでの研究で得られている太平洋プレート内の深さ200~500 kmで起こるスラブ内地震の発生位置・モーメントテンソル解・エネルギー収支の深さ依存性、3次元的なオリビン準安定相の存在領域、スラブ内の3次元温度構造、オリビン準安定相の存在領域・脱水分解反応に伴う脱水量分布、の比較を行うことで、最終目的である、スラブ内地震の発生と、オリビン準安定相の存在領域・温度・脱水の関連性を解明し、脱水脆性化説、相転移断層説、熱的不安定説の優劣を見極める。

●スラブの沈み込みに伴う脱水・相転移に対する地震学的制約(中島)
中部日本から西南日本において、太平洋スラブの沈み込みによって生じる鉱物の脱水反応・相転移範囲をレシーバー関数解析を用いてイメージングする。特に、深さ300kmまでにおいてはスラブ直上に形成されると予測されている含水層の分布範囲の同定,深さ300-500kmにおいては準安定オリビン領域の南北方向の広がりと深発地震の対応を明らかにする。これまでに得られた結果を総合的に解釈し、深発地震発生の主たる原因を議論する。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] メキシコ国立自治大学(メキシコ)

    • 国名
      メキシコ
    • 外国機関名
      メキシコ国立自治大学
  • [雑誌論文] 3D thermal structural and dehydration modeling in the southern Chile subduction zone and its relationship to interplate earthquakes and the volcanic chain2024

    • 著者名/発表者名
      Kaya Iwamoto, Nobuaki Suenaga, Shoichi Yoshioka and Francisco Hernan Ortega Culaciati
    • 雑誌名

      Geoscience Letters

      巻: 11 ページ: 3

    • DOI

      10.1186/s40562-023-00318-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep subduction of the Philippine Sea slab and formation of slab window beneath central Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Miyazaki, Junichi Nakajima, Nobuaki Suenaga and Shoichi Yoshioka
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 75 ページ: 93

    • DOI

      10.1186/s40623-023-01846-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 3-D thermal structure and dehydration near the Chile Triple Junction and its relation to slab window, tectonic tremors, and volcanoes2023

    • 著者名/発表者名
      Kaya Iwamoto, Nobuaki Suenaga, Shoichi Yoshioka, Francisco Ortega-Culaciati, Matthew Miller and Javier Ruiz
    • 雑誌名

      Geoscience Letters

      巻: 10 ページ: 34

    • DOI

      10.1186/s40562-023-00289-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Numerical modeling of subduction and evaluation of Philippine Sea Plate tectonic history along the Nankai Trough2023

    • 著者名/発表者名
      Erika Jessenia Moreno, Vlad Constantin Manea, Marina Manea, Shoichi Yoshioka, Nobuaki Suenaga and Andres David Bayona Ordonez
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: 18313

    • DOI

      10.1038/s41598-023-45370-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Temporal Variations in Qp-1 and Qs-1 Above a Megathrust Following Episodic Slow‐Slip Events2023

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Ito and Junichi Nakajima
    • 雑誌名

      Geophyscal Research Letters

      巻: 50 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1029/2023GL103577

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Wakayama earthquake swarm in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Junichi Nakajima
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 75 ページ: 48

    • DOI

      10.1186/s40623-023-01807-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Rheological segmentation of the Cocos slab and its relation with the 2017 M8.2 Tehuantepec earthquake2023

    • 著者名/発表者名
      Marina Manea, Vlad Constantin Manea, Shoichi Yoshioka, Erika Jessenia Moreno and Nobuaki Suenaga
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
  • [学会発表] Numerical modeling of subduction and evaluation of the Philippine Sea plate tectonic history along the Nankai Trough2023

    • 著者名/発表者名
      Erika Jessenia Moreno, Vlad Constantin Manea, Marina Manea, Nobuaki Suenaga and Shoichi Yoshioka
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
  • [学会発表] Slab diversity and segmentation along the Middle America Trench: a framework for understanding geodynamic processes of subduction2023

    • 著者名/発表者名
      Vlad Constantin Manea, Marina Manea, Shoichi Yoshioka, Erika Jessenia Moreno and Nobuaki Suenaga
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会
  • [学会発表] 3-D thermal structure and dehydration in the southern Chile subduction zone and relation to interplate earthquakes and the volcanic chain2023

    • 著者名/発表者名
      Kaya Iwamoto, Nobuaki Suenaga, Shoichi Yoshioka and Francisco Hernan Ortega Culaciati
    • 学会等名
      IUGG2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 2D subduction models in the presence of a high-density rigid continental block: a case study for the slab geometry beneath the Kii Peninsula2023

    • 著者名/発表者名
      Erika Jessenia Moreno, Vlad Constantin Manea, Marina Manea, Nobuaki Suenaga and Shoichi Yoshioka
    • 学会等名
      日本地震学会2023年度秋季大会
  • [学会発表] 九州下におけるホットプルームがフィリピン海スラブの屈曲に及ぼす影響 (3)2023

    • 著者名/発表者名
      香西 夏葵, 末永 伸明, 吉岡 祥一
    • 学会等名
      日本地震学会2023年度秋季大会
  • [学会発表] レシーバー関数を用いたオリビン準安定領域のイメージング2023

    • 著者名/発表者名
      宮崎 一希, 中島 淳一, 吉岡 祥一
    • 学会等名
      日本地震学会2023年度秋季大会
  • [学会発表] 和歌山群発地震:地震活動と地殻流体2023

    • 著者名/発表者名
      中島 淳一
    • 学会等名
      JpGU2023年大会
  • [学会発表] 非火山性群発地震と構造不均質~能登半島と和歌山を例に~2023

    • 著者名/発表者名
      中島 淳一
    • 学会等名
      JpGU2023年大会
  • [学会発表] 繰り返し地震の応力降下量のばらつき2023

    • 著者名/発表者名
      中島 淳一, 長谷川 昭
    • 学会等名
      地震学会秋季大会
  • [学会発表] Slab geometry, earthquakes, and heterogeneous structures beneath the Tokyo metropolitan area2023

    • 著者名/発表者名
      中島 淳一
    • 学会等名
      関東地震100年国際シンポジウム
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 論文(査読あり)

    • URL

      https://www2.kobe-u.ac.jp/~syoshiok/thesis.html#thesis1

  • [備考] 学会発表

    • URL

      https://www2.kobe-u.ac.jp/~syoshiok/meeting.html

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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