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2013 年度 実施状況報告書

海溝型地震発生機構の理解:シリカ・粘土続成作用からのアプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 24740339
研究機関北海道大学

研究代表者

亀田 純  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (40568713)

キーワード日本海溝 / 遠洋性粘土 / スメクタイト
研究概要

東北沖地震では、非地震性領域と考られていた海溝先端まで破壊すべりが伝播し、巨大津波を引き起こしたと考えられている。このような海溝浅部の断層運動の実態を明らかにすることを目的として、プレート境界断層を含む掘削試料、および日本海溝アウターライズで採取された掘削試料の鉱物分析を行った。これらの試料には、オパールや火山ガラスなどの非晶質成分が多く含まれるため、方解石を内標準とする定量XRD分析を行った。
分析の結果、断層試料には周囲に比べて著しく高い濃度のスメクタイトが含まれていることが分かった。このようなスメクタイトは、アウターライズでサンプリングされた沈み込む前の堆積物中の遠洋粘土層にも確認することができた。
遠洋性のスメクタイトは、プレートの沈み込みに伴ってより高温で安定なイライトへと相変化していくと予想される。日本海溝の温度構造と反応速度論に基づいて、沈み込み帯内部におけるイライト化反応をモデル化してみると、海溝軸から~50kmまではほとんど反応が進まず、それより陸側で急激に反応が進むと予想される。このことは、地震発生時における海溝浅部のすべり挙動が、プレート境界の広い領域に存在する遠洋性スメクタイトに大きく支配されていたことを示唆する。

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

昨年度までに、ほぼ全深度にわたる掘削試料の鉱物定量を終えることができた。研究計画では、湿式分析によって試料中のオパールの定量を行う予定であったが、技術的な問題などがあり、これについては今年度の課題である。ただし、内標準法によるXRD分析を実施し、非晶質成分を含めた定量値として信頼性の高いデータを得ることができたのは、大きな進展と考えられる。

今後の研究の推進方策

現在、昨年度に得られた鉱物データに基づいて、プレート境界における脱水モデルを作成しており、断層近傍の水圧状態について検討中である。現段階では試験的なモデルであるが、計画当初に想定していたとおり、プレート境界で異常間隙圧が発生していた可能性が高い。より定量的な水圧生成に関するモデリングを行うため、現在アウターライズで採取されたサンプルを用いた透水試験を行っている。

次年度の研究費の使用計画

昨年度は、試料分析の一部(湿式分析)に技術的な課題が生じたことにより、次年度予算として計上することで問題解決にあたることにした。
前年度に進まなかった分析項目の実施に係る消耗品費、および新たな試験(透水実験)を行うための旅費、消耗品費として使用する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Geological and frictional aspects of very-low-frequency earthquakes in an accretionary prism2013

    • 著者名/発表者名
      Saito, T., K., Ujiie, A., Tsutsumi, J., Kameda, B., Shibazaki
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 40 ページ: 703-708

    • DOI

      10.1002/grl.50175

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hanging wall deformation of a seismogenic megasplay fault in an accretionary prism: The Nobeoka Thrust in southwestern Japan2013

    • 著者名/発表者名
      Kimura, G., Hamahashi, M., Okamoto, S., Yamaguchi, A., Kameda, J., Raimbourg, H., Hamada, Y., H., Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Structural Geology

      巻: 52 ページ: 136-147

    • DOI

      org/10.1016/j.jsg.2013.03.015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Progress of illitization along an imbricate frontal thrust at shallow depths in an accretionary prism2013

    • 著者名/発表者名
      Kameda, J., Yamamoto, Y., Hamada, Y., Fujimoto, K., G., Kimura
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 600 ページ: 41-51

    • DOI

      org/10.1016/j.tecto.2013.04.024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Importance of mechanochemical effects on fault slip behavior during earthquakes2013

    • 著者名/発表者名
      Hirono, T., Tanikawa, W., Honda, G., Kameda, J., Fukuda, J., Ishikawa, T.,
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 40 ページ: 2988-2992

    • DOI

      10.1002/grl.50609

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Contrasts in physical properties between the hanging wall and footwall of an exhumed seismogenic megasplay fault in a subduction zone: Example from the Nobeoka Thrust Drilling2013

    • 著者名/発表者名
      Hamahashi, M., S. Saito, G. Kimura, A. Yamaguchi, R. Fukuchi, J. Kameda, Y. Hamada, K. Fujimoto, Y. Hashimoto, S. Hina, M. Eida, Y. Kitamura,
    • 雑誌名

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      巻: 14 ページ: 5354-5370

    • DOI

      10.1002/2013GC004818.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low coseismic shear stress on the Tohoku megathrust determined from laboratory experiments2013

    • 著者名/発表者名
      Ujiie, K., H. Tanaka, T. Saito, A. Tsutsumi, J.J. Mori, J. Kameda, E.E. Brodsky, F.M. Chester, N. Eguchi, S. Toczko, Expedition 343 and 343T Scientists
    • 雑誌名

      Science

      巻: 342 ページ: 1211-1214

    • DOI

      10.1126/science.1243485

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure and composition of the plate-1 boundary slip-zone for the 2011 Tohoku-oki earthquake2013

    • 著者名/発表者名
      Chester, F.M., C. Rowe, K. Ujiie, J. Kirkpatrick, C. Regalla, F. Remitti, J.C. Moore, V. Toy, M. Wolfson-Schwehr, S. Bose, J. Kameda, J.J. Mori, E.E. Brodsky, N. Eguchi, S. Toczko, Expedition 343 and 343T Scientists
    • 雑誌名

      Science

      巻: 342 ページ: 1208-1211

    • DOI

      10.1126/science.1243719

    • 査読あり
  • [学会発表] 日本海溝プレート境界断層の鉱物学的特徴

    • 著者名/発表者名
      亀田純・氏家恒太郎・廣瀬丈洋・M. Ikari, F. Remitti・清水麻由子・濱田洋平・木村学・F. Chester, J. Mori・江口暢久・S. Toczko・343 Exp. Scientists
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県)
    • 招待講演
  • [学会発表] 遠洋性粘土層の鉱物組成からみる日本海溝プレート境界断層の発達過程

    • 著者名/発表者名
      亀田純・清水麻由子・木村学
    • 学会等名
      日本地質学会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)

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公開日: 2015-05-28  

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