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2016 年度 実績報告書

炭質物ラマンスペクトルを用いた断層における摩擦発熱温度指標の構築

研究課題

研究課題/領域番号 26287124
研究機関筑波大学

研究代表者

氏家 恒太郎  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40359188)

研究分担者 堤 昭人  京都大学, 理学研究科, 助教 (90324607)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード炭質物ラマンスペクトル
研究実績の概要

四万十付加体中に発達するシュードタキライト及び高速摩擦実験で形成されたシュードタキライトを用いて炭質物ラマンスペクトルを測定した。その結果、どちらも母岩に比べラマンバンドの強度比が明瞭に増加し、炭質物の熟成度が増加することを明らかにした。また、この炭質物の熟成度増加は、4-16秒と極めて短時間のうちに起こり、シュードタキライトマトリックスが脱ガラス化・粘土化した後も維持されることが分かった。これらのことに加え、母岩におけるラマンバンドの強度比及び粘土鉱物(イライト)の熱分解の証拠から、炭質物のラマンスペクトルは摩擦発熱のような短時間急速加熱の検出に有効で、周囲の温度が280℃以下で、断層におけるすべりが850℃以上に達した際に、摩擦発熱の指標になり得ることを明らかにした。
更に、高速摩擦実験データとラマンデータの比較を行い、ラマンバンドの強度比の標準偏差と平均剪断応力の間に負の非常に良い相関(相関係数1.0)があることを見出した。これは、平均剪断応力の増加に伴って温度上昇量が増加すると、断層における炭質物の熟成度がより均質になることを反映しているのかもしれない。この相関関係を用いて、四万十付加体中に発達するシュードタキライトのラマンバンドデータから地震時の平均剪断応力を見積もったところ、1.8 MPaという値が得られた。このシュードタキライトは深度4-6 kmで形成されたことが分かっているので、静水圧条件を仮定すると地震時の摩擦係数は0.03-0.05となる。このことは地震時に断層で熔融潤滑(melt lubrication)が起こったことを表しており、別の手法により見出された先行研究結果とも調和的である。このことから、炭質物ラマンスペクトルは地震時の剪断強度見積もりにも有効であることが示された。

現在までの達成度 (段落)

28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

28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

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Detection of increased heating and estimation of coseismic shear stress from Raman spectra of carbonaceous material in pseudotachylytes2017

    • 著者名/発表者名
      Ito, K., K. Ujiie. and H. Kagi
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 44 ページ: 1749-1757

    • DOI

      10.1002/ 2016GL072457

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cretaceous-Neogene accretionary units: Shimanto Belt2016

    • 著者名/発表者名
      Kimura, G., T. Hashimoto, A. Yamaguchi, Y. Kitamura, and K. Ujiie
    • 雑誌名

      Geological Society, London

      巻: 536 ページ: 125-137

    • DOI

      10.1144/GOJ.4

    • 査読あり
  • [学会発表] プレート境界のすべりダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      氏家恒太郎
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス、大阪府豊中市
    • 年月日
      2017-03-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Geological perspectives of shallow slow earthquakes: insights from exhumed accretionary complexes in southwest Japan and New Zealand2016

    • 著者名/発表者名
      Ujiie, K., A. Fagereng, Y. Ito, K. Ohta, T. Kinoshita, and S. Katakami
    • 学会等名
      Americal Geophysical Union Fall Meeting 2016
    • 発表場所
      サンフランシスコ、アメリカ合衆国
    • 年月日
      2016-12-13
    • 国際学会
  • [学会発表] 東北地方太平洋沖地震の断層を直接調べるーJFAST掘削成果ー2016

    • 著者名/発表者名
      氏家恒太郎
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2016年年会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス、石川県金沢市
    • 年月日
      2016-09-24
    • 招待講演
  • [学会発表] シュードタキライトにおける炭質物のラマンスペクトル2016

    • 著者名/発表者名
      伊東慶祐、田畑皓輝、氏家恒太郎、鍵 裕之
    • 学会等名
      日本地質学会第123年学術大会
    • 発表場所
      日本大学文理学部キャンパス、東京都世田谷区
    • 年月日
      2016-09-12
  • [学会発表] Detection of frictional heating on faults using Raman spectra of carbonaceous material2016

    • 著者名/発表者名
      氏家恒太郎、田畑皓輝、纐纈佑衣、鍵 裕之、林 為人
    • 学会等名
      日本地質学会第123年学術大会
    • 発表場所
      日本大学文理学部キャンパス、東京都世田谷区
    • 年月日
      2016-09-11
  • [学会発表] 沈み込み帯堆積物の含水条件と間隙水圧一定条件下での摩擦挙動の検討2016

    • 著者名/発表者名
      比嘉咲希・並木由香・堤 昭人
    • 学会等名
      日本地質学会第123年学術大会
    • 発表場所
      日本大学文理学部キャンパス、東京都世田谷区
    • 年月日
      2016-09-11
  • [学会発表] 海洋プレート上で採取された生物起源堆積物の剪断組織の発達過程2016

    • 著者名/発表者名
      並木由香・堤 昭人
    • 学会等名
      日本地質学会第123年学術大会
    • 発表場所
      日本大学文理学部キャンパス、東京都世田谷区
    • 年月日
      2016-09-11
  • [学会発表] 炭質物のラマンスペクトルを用いた断層における摩擦発熱検出2016

    • 著者名/発表者名
      氏家恒太郎、田畑皓輝、纐纈佑衣、鍵 裕之、林 為人
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2016
    • 発表場所
      幕張メッセ、千葉県千葉市
    • 年月日
      2016-05-26
  • [学会発表] High-velocity frictional strength across the Tohoku-Oki megathrust determined from surface drilling torque2016

    • 著者名/発表者名
      Ujiie, K., T. Inoue, and J. Ishiwata
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2016
    • 発表場所
      幕張メッセ、千葉県千葉市
    • 年月日
      2016-05-24
  • [図書] 海洋底科学の基礎2016

    • 著者名/発表者名
      氏家 恒太郎 他(日本地質学会「海洋底科学の基礎」編集委員会編)
    • 総ページ数
      389 (179-187,344-347)
    • 出版者
      共立出版
  • [備考] 筑波大学地球変動科学沈み込み帯構造地質研究グループ

    • URL

      http://www.geol.tsukuba.ac.jp/~kohtaro/Kohtaro_Ujiie/Home.html

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公開日: 2018-01-16  

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