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2013 年度 実績報告書

東北巨大地震断層近傍の応力状態:「ちきゅう」による日本海溝掘削からのアプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 25287134
研究種目

基盤研究(B)

研究機関独立行政法人海洋研究開発機構

研究代表者

林 為人  独立行政法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー (80371714)

研究分担者 山本 裕二  高知大学, 自然科学系, 助教 (00452699)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード応力 / 断層掘削 / 東北地震 / 非弾性ひずみ回復 / ブレークアウト
研究概要

東北地方太平洋沖巨大地震は、比類の無い大きな津波を引き起こした。その津波を巨大化した直接原因は、日本海溝付近のプレート境界断層が50mにも及ぶ、前例のない程大きくすべったことである。断層のすべりを決定する主要な要素の1つは断層近傍の応力状態である。平成24年度、地球深部探査船「ちきゅう」による「東北地方太平洋沖地震調査掘削(略称JFAST)」は、日本海溝付近の、東北地震時に断層が最も大きくすべった海域において、プレート境界断層を貫通する掘削を行った。研究代表者は、断層近傍の応力状態を決定するためにこの研究航海に参加して、船上で非弾性ひずみ回復(ASR)測定等を行うとともに航海後詳細解析用の貴重な掘削コア試料と検層データの配分を受けた。本研究は、この掘削コア試料等を用いて様々な実験研究を行い、掘削孔内、特にMw9.0の巨大地震時にすべった断層近傍の応力状態を正確に決定することを目的としている。
研究内容は、応力解析モデルの最適化検討を行ったうえ、コア試料を用いて各種必要物性パラメーターを実験的に求めて、船上で実施したASR測定のオリジナルデータと組み合わせて三次元応力状態を決定することである。平成25年度にはまず、1.検層データから応力の絶対値を決定するためのモデル(Morh-Coolumbやmodified Wieboles-Cook)を検討し結果、中間主応力の効果を考慮した後者のモデルを用いることが望ましいことが判明した。次に、2.ASR船上測定に用いたコアの方位を古地磁気測定により決定し、ASRによる応力方向の途中結果を得た。さらに、3.ASR船上測定のひずみデータを応力値に換算するために、粘弾性定数を実験的に求める測定システムの構築と試運転を終え、次年度早々から本格的な実測実験ができるようになった。また、平成25年度に関連する成果の発表も行った。

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

応力解析最適モデルの検討、コア方位の古地磁気測定、また、粘弾性係数の実測システムの構築もほぼ当初の予定で、進捗していたとともに、関連する研究成果の発表もできた。

今後の研究の推進方策

平成26年度より、東北地震の震源域であるJFASTサイトの掘削コアによる粘弾性係数の測定を実施するとともに、対比するために震源の北側に位置する下北サイトの掘削コア試料の方位測定も行い、東北地震時にすべった断層近傍の応力状態を決定していく。また、得られた結果を論文投稿および国際・国内の学会発表により公表する。

次年度の研究費の使用計画

掘削コア試料の粘弾性係数測定については、予備実験を行った結果、実験時間が1試料について3週間以上必要で、当初予想よりさらにかかることが判明した。そのため、実験消耗品や他の既存装置と併用予定のデータ収録装置と計測用パソコンを専用のものとして平成26年度に購入する必要が出てきた。そのため、平成25年度の支出予定を抑え、基金の一部を次年度に繰り越した。
各種実験研究に必要なデータ収録装置・測定用パソコン・測定センサー・消耗品などの物品費、学会発表・調査等の旅費、研究補助の人件費およびその他(論文投稿費や論文原稿の英文校閲費)に使用する予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Low Coseismic Friction on the Tohoku-Oki Fault Determined from Temperature Measurements2013

    • 著者名/発表者名
      P. Fulton, E. Brodsky, Y. Kano, J. Mori, F. Chester, T. Ishikawa, R. Harris, W. Lin, N. Eguchi, S. Toczko
    • 雑誌名

      Science

      巻: 342 ページ: 1214-1217

    • DOI

      DOI: 10.1126/science.1243641

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stress states at the subduction input site, Nankai Subduction Zone, using anelastic strain recovery (ASR) data in the basement basalt and overlying sediments2013

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, Y., W. Lin, H. Oda, T. Byrne, Yuhji Yamamoto
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 600 ページ: 91-98

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.tecto.2013.01.028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluid transport properties in sediments and their role in large slip near the surface of the plate boundary fault in the Japan Trench2013

    • 著者名/発表者名
      W. Tanikawa, T. Hirose, H. Mukoyoshi, O. Tadai, W. Lin
    • 雑誌名

      Earth and Planetary Science Letters

      巻: 382 ページ: 150-160

    • DOI

      dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2013.08.052

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ stress and pore pressure in the Kumano Forearc Basin, offshore SW Honshu from downhole measurements during riser drilling2013

    • 著者名/発表者名
      D. Saffer, P. Flemings, D. Boutt, M.-L. Doan, T. Ito, L. McNeill, T. Byrne, M. Conin, W. Lin, Y. Kano, E. Araki, N. Eguchi, S. Toczko
    • 雑誌名

      Geochem. Geophys. Geosyst.

      巻: 14 ページ: 1454-1470

    • DOI

      doi:10.1002/ggge.20051

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of three-dimensional in situ stresses by anelastic strain recovery in Wenchuan Earthquake Fault Scientific Drilling Project Hole-1 (WFSD-1)2013

    • 著者名/発表者名
      Cui, W., W. Lin , Wang, L., Gao, L., Huang, Y., Wang, W., Sun, D., Li, Z., Zhou, J., Qian, H , Peng, H., Xia, K., Li, K.
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 619-620 ページ: 123-132

    • DOI

      dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2013.09.013

    • 査読あり
  • [学会発表] 東北地方太平洋沖地震調査掘削(JFAST)における応力測定

    • 著者名/発表者名
      林 為人, M. Conin, J.C. Moore, F. Chester, 中村恭之, J. Mori, L. Anderson, E. Brodsky, 江口暢久, Sean TOCZKO
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ、千葉県
    • 招待講演
  • [学会発表] Preliminary results of three-dimensional stress orientation determined by anelastic strain recovery (ASR) measurements of core samples retrieved from IODP Expedition 343

    • 著者名/発表者名
      W. Lin, Y. Yamamoto, W. Tanikawa
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2013
    • 発表場所
      Moscone Center, San Francisco, USA
  • [学会発表] JFAST掘削のコア試料を用いた非弾性ひずみ回復による応力測定結果の速報

    • 著者名/発表者名
      林 為人,山本裕二,多田井修,谷川 亘 , 廣瀬丈洋
    • 学会等名
      日本地質学会第120年学術大会
    • 発表場所
      東北大学、宮城県
  • [学会発表] Determination of horizontal stress orientations from borehole breakout analyses in an ocean drilling project

    • 著者名/発表者名
      W. Lin, Y. Kido, Y. Sanada, S. Saito, J. Mori, F. Chester, N. Eguchi, S. Toczko, L. Maeda
    • 学会等名
      The 11th International SEGJ Symposium
    • 発表場所
      新横浜プリンスホテル、神奈川県

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公開日: 2015-05-28  

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