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

2014 年度 実績報告書

• 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)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 東北地方太平洋沖地震 / 遠洋性粘土 / スメクタイト

研究実績の概要

東北沖地震では、従来非地震性領域と考え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における断層運動の実態解明を目的として、プレート境界断層を含む掘削試料と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検量線を作成し、試料の定量ＸＲＤ分析を行った。
分析の結果、周辺の岩石に比べてプレート境界断層には非晶質成分が少なく、一方スメクタイトが高い濃度で確認された（６０～８０％）。このようなスメクタイト濃集層は、沈み込む直前の堆積物中にも確認することができた。スメクタイトは、摩擦強度が小さく、高速すべり時には効果的に断層強度を低下させることが知られている。したがって、日本海溝におけるプレート境界断層の発達過程や地震発生時の浅部断層すべりは、上記の鉱物学的特徴に強く影響を受けているものと考えられる。
遠洋性スメクタイトは、プレートの沈む込みに伴い深部ではより高温で安定なイライトへと相変化していると予想される。日本海溝の温度構造と反応速度論にもとづいて、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すすまず、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スメクタイトに大きく支配されていたことを示唆する。

研究成果

• [雑誌論文] Mineral assemblage anomalies in the slip zone of the 1999 Taiwan Chi-Chi earthquake: Ultrafine particles preserved only in the latest slip zone (2014)
  • 著者名/発表者名: T., Hirono, J. Kameda, H. Kanda, W. Tanikawa, T. Ishikawa
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 41 ページ: 3052-3059
  • DOI: 10.1002/2014GL059805
  • 査読あり
• [雑誌論文] Re-evaluation of frictional heat recorded in the dark gouge of the shallow part of a megasplay fault at the Nankai Trough (2014)
  • 著者名/発表者名: T., Hirono, T. Ishikawa, H. Masumoto, J. Kameda, H. Yabuta, H. Mukoyoshi
  • 雑誌名: Tectonophysics 巻: 626 ページ: 157-169
  • DOI: 10.1016/j.tecto.2014.04.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quartz deposition and its influence on deformation process of megathrust in subduction zone (2014)
  • 著者名/発表者名: J., Kameda, K. Kawabata, Y. Hamada, A. Yamaguchi, G. Kimura
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 ページ: 13
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-13
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Geochemical and mineralogical characteristics of fault gouge in the Median Tectonic Line, Japan: evidence for earthquake slip (2014)
  • 著者名/発表者名: T., Ishikawa, T. Hirono, N. Matsuta, K. Kawamoto, K. Fujimoto, J. Kameda, Y. Nishio, Y. Maekawa, G. Honda
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 ページ: 36
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-36
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Frictional properties of incoming pelagic sediments at the Japan Trench: Implications for large slip at a shallow plate boundary during the 2011 Tohoku earthquake (2014)
  • 著者名/発表者名: M., Sawai, T., Hirose, J. Kameda
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 ページ: 65
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-65
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Frictional properties of sediments entering the Costa Rica subduction zone offshore the Osa Peninsula: Implications for fault slip in shallow subduction zones (2014)
  • 著者名/発表者名: Y., Namiki, A. Tsutsumi, K. Ujiie, J. Kameda
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 ページ: 72
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-72
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The influence of organic-rich shear zones on pelagic sediment deformation and seismogenesis in a subduction zone (2014)
  • 著者名/発表者名: J., Kameda, Y. Kouketsu, M. Shimizu, A. Yamaguchi, Y. Hamada, M. Hamahashi, H. Koge, R. Fukuchi, M. Ikeda, T. Kogure, G. Kimura
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 109 ページ: 228-238
  • DOI: 10.2465/jmps.140403
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Changes in illite crystallinity within an ancient tectonic boundary thrust caused by thermal mechanical and hydrothermal effects: An example from the Nobeoka Thrust southwest Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: R., Fukuchi, K. Fujimoto, J. Kameda, M. Hamahashi, A. Yamaguchi, G. Kimura, Y. Hamada, Y. Hashimoto, Y. Kitamura, S. Saito
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 ページ: 116
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Friction properties of the plate boundary megathrust beneath the frontal wedge near the Japan Trench: an inference from topographic variation (2014)
  • 著者名/発表者名: H., Koge, T. Fujiwara, S. Kodaira, S. Tomoyuki, J. Kameda, Y. Kitamura, M. Hamahashi, R. Fukuchi, A. Yamaguchi, Y. Hamada, J. Ashi, G. Kimura
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 ページ: 153
  • DOI: 10.1186/s40623-014-0153-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Mineral Characteristics of the Plate-boundary Fault at the Japan Trench (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Kameda, M. Shimizu, K. Ujiie, T. Hirose, M. Ikari, F. Remitti, J. Mori, F. Chester, G. Kimura
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society
  • 発表場所: ロイトンホテル札幌（札幌市）
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-31
• [学会発表] 日本海溝プレート境界断層の鉱物学的特徴と発達過程 (2014)
  • 著者名/発表者名: 亀田純、清水麻由子、氏家恒太郎、廣瀬丈洋、M. Ikari、F. Remitti、J. Mori、F. Chester、濱田洋平、木村学
  • 学会等名: 地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
  • 招待講演