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2014 年度 実績報告書

高間隙水圧下での蛇紋岩のすべり特性とスロー地震の関連性

研究課題

研究課題/領域番号 24340105
研究機関広島大学

研究代表者

片山 郁夫  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10448235)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード蛇紋石 / 間隙水圧 / スロー地震
研究実績の概要

プレート境界で発生するスロー地震には水の存在が大きく関わっていると考えられているが,その物質学的メカニズムについてはまだよく分かっていない。本研究では,蛇紋岩のすべり特性がスロー地震の発生と密接に関わっているとの仮説のもと,すべり特性が流体の存在によりどのような応答を示すかを評価し,スロー地震の発生メカニズムの解明に貢献することを目的とした。以下に主な成果を述べる。

(1)封圧を一定に保ち,間隙水圧のみを変化させる変形実験を行なった結果,間隙水圧の上昇とともに剪断強度が系統的に下がる有効圧の効果と,第1項の粘着力が水の存在により低下する両方の効果が見られた。これらの実験で得られた摩擦係数は先行研究とほぼ近い値を示すが,間隙水圧がほぼ封圧に近い条件では(有効圧が非常に小さい場合),摩擦係数が急激に減少した。このことは,間隙水圧が高く垂直応力がほぼ水圧に支えられる場合,アスペリティの接触面積が限りなく小さくなるため,摩擦強度が著しく低下する可能性を示唆している。スロー地震では実効垂直応力が数MPa以下であるため,ほぼ封圧に等しい間隙水圧がかかっている可能性があるが,そのような条件では上記の急激な摩擦強度の低下が影響しているのかもしれない。

(2)蛇紋石のヒーリング実験を二軸摩擦試験機を用いて行なった結果,蛇紋岩は石英/かんらん石に比べると強度回復が弱く,またピーク摩擦から定常摩擦に至る遷移すべり距離が系統的に長い特徴をもつことが分かった。数値モデルではスロー地震は臨界すべり量が長い場合に起きやすいとの報告もあり,蛇紋石が比較的長い臨界すべり変位を持つことがスロー地震の一因になっていると考えられる。プレート境界での水の存在により変質(蛇紋岩化)した領域がスロー地震の発生域に対応するのに対し,変質せずに固着した領域はアスペリティとして働き通常の地震の震源域となっているのかもしれない。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Slow stick-slip of antigorite serpentinite under hydrothermal conditions as a possible mechanism for slow earthquakes2015

    • 著者名/発表者名
      Okazaki, K. and Katayama, I.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letter

      巻: 42 ページ: 1099-1104

    • DOI

      10.1002/ 2014GL062735

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Deformation microstructures of glaucophane and lawsonite in experimentally deformed blueschists: Implications for intermediate-depth intraplate earthquakes.2015

    • 著者名/発表者名
      Kim, D., Katayama, I., Wallis, S., Michibayashi, K., Miyake, A. and Seto, Y.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 120 ページ: 1229-1242

    • DOI

      10.1002/2014JB011528

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rheological decoupling at the Moho and implication to Venusian tectonics2014

    • 著者名/発表者名
      Azuma, S., Katayama, I. and Nakakuki, T.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 ページ: 1

    • DOI

      10.1038/srep04403

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 蛇紋岩の弾性波速度に対する間隙水圧の影響2014

    • 著者名/発表者名
      原田裕也,片山郁夫,河野義生
    • 雑誌名

      岩石鉱物科学

      巻: 43 ページ: 161-173

    • DOI

      10.2465/gkk.130918

    • 査読あり
  • [学会発表] Fluid pathway in deep subduction zone and its implication to slow earthquakes2015

    • 著者名/発表者名
      I. Katayama
    • 学会等名
      12th international workshop on water dynamics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-03-09
    • 招待講演
  • [学会発表] Rheological structure in Mars and its time evolution2014

    • 著者名/発表者名
      S. Azuma, I. Katayama
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 発表場所
      Sanfrancisco, USA
    • 年月日
      2014-12-19
  • [学会発表] Effect of temperature on frictional behavior of smectite and illite: Implication for the updip limit of seismogenic zone along subduction thrust2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kubo, I. Katayama
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 発表場所
      Sanfrancisco, USA
    • 年月日
      2014-12-19
  • [学会発表] Can clay minerals account for the non-asperity on the subducting plate interface?2014

    • 著者名/発表者名
      I. Katayama, T. Kubo, H. Sakuma, K. Kawai
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 発表場所
      Sanfrancisco, USA
    • 年月日
      2014-12-18
  • [学会発表] 沈み込みプレート境界での非アスペリティの正体は粘土鉱物?2014

    • 著者名/発表者名
      片山郁夫,久保達郎,佐久間博,河合研志
    • 学会等名
      2014年地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-02
  • [学会発表] 間隙水圧下での花崗岩の破壊と浸透率変化2014

    • 著者名/発表者名
      濱崎翔平,片山郁夫
    • 学会等名
      2014年地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-02
  • [学会発表] スメクタイト及びイライトの摩擦挙動の温度効果:沈み込み帯での地震発生帯の上限としての可能性2014

    • 著者名/発表者名
      久保達郎,片山郁夫
    • 学会等名
      2014年地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-04-29
  • [学会発表] 地球と金星のレオロジー構造における違いとテクトニクス2014

    • 著者名/発表者名
      東真太郎,片山郁夫,中久喜伴益
    • 学会等名
      2014年地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-04-29

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公開日: 2016-06-01  

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