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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Anatomy of Slow-to-Fast seismogenic zones

Planned Research

Project AreaScience of Slow to Fast Earthquakes
Project/Area Number 21H05202
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山口 飛鳥  東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (30570634)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 北 佐枝子  国立研究開発法人建築研究所, 国際地震工学センター, 主任研究員 (10543449)
新井 隆太  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震発生帯研究センター), 副主任研究員 (20738752)
WALLIS R・Simon  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (30263065)
橋本 善孝  高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (40346698)
辻 健  九州大学, 工学研究院, 教授 (60455491)
利根川 貴志  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震発生帯研究センター), 主任研究員 (60610855)
大坪 誠  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究グループ長 (70443174)
Project Period (FY) 2021-09-10 – 2026-03-31
KeywordsSlow-to-Fast地震発生帯 / 南海トラフ / モニタリング / モデリング / 流体
Outline of Annual Research Achievements

1.浅部観測研究: 南海トラフ域において、海底地震計記録の常時ノイズ記録から表面波を抽出し、波形の時間変化を調べることで海底下の不均質構造の時間変化を調べた。その結果、スロー地震の発生0-9ヶ月前に不均質構造が変化していることを発見し、流体の移動によ起因すると解釈した。日向灘において地震波構造探査のデータ解析を行い、スロー地震の分布に対応するプレート境界の不均質構造を明らかにした。海山沈み込みとスロー地震の関係解明を目的とした国際科学掘削計画提案の採択に向け、国内外の研究者を交えた打ち合わせ・議論を実施した。そのために必要な構造探査データの解析を行い、海山の構造変形への影響を検討した。
2.深部観測研究: 紀伊半島の深さ30-40kmにて発生する短期的スロースリップ、スラブ内地震、相似地震と内陸地震の連動性について見出した。この内容の一部をまとめ、国際誌Nature Communicationsにて発表した。
3.浅部物質研究: 「新青丸」「白鳳丸」による南海トラフ・琉球海溝の調査航海を行い、沈み込む直前の堆積物の採取を行った。2021年度導入した大型アナログ実験装置を用いて前弧ウェッジ発達のモデル化の検討を行い、海山表面の摩擦条件が海山沈み込みの初期段階におけるくさび変形のプロセスを支配的に制御していることを明らかにした。四万十帯で発達する鉱物脈を対象とした野外調査を行い、流体圧のうち最小主応力を超えた分と鉱物脈の間隔との関係に負の相関があることを示した。美濃帯中の遠洋性珪質堆積物の野外調査と試料採取を行い、シリカ鉱物の続成反応と変形に関して考察した。
4.深部物質研究:沈み込み帯の深部情報を記録する変成岩類中の鉱物脈を用いて、岩石の変形同時の体積変化を推定する新手法を開発した。深部スロー地震発生深度における応力推定のために三波川変成帯の岩石を採取・選別した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

オミクロン株の感染拡大の影響で実験・分析・野外調査・航海等が予定よりも遅れたが、繰越を伴う延長によりいずれの項目も実施することができた。

Strategy for Future Research Activity

導入した大型アナログ実験装置を活用し、地球物理観測から地質情報までの時空間スケールをつなぐための実験を行う。公募研究との連携を図る。

  • Research Products

    (47 results)

All 2022 2021

All Journal Article (23 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Peer Reviewed: 23 results,  Open Access: 16 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] A coupled LBM-DEM method for simulating the multiphase fluid-solid interaction problem2022

    • Author(s)
      Jiang Fei、Liu Haihu、Chen Xian、Tsuji Takeshi
    • Journal Title

      Journal of Computational Physics

      Volume: 454 Pages: 110963~110963

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2022.110963

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Decollement geometry controls on shallow very low frequency earthquakes2022

    • Author(s)
      Hashimoto Yoshitaka、Sato Shigeyuki、Kimura Gaku、Kinoshita Masataka、Miyakawa Ayumu、Moore Gregory F.、Nakano Masaru、Shiraishi Kazuya、Yamada Yasuhiro
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-022-06645-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Crustal Structure of the Hikurangi Margin From SHIRE Seismic Data and the Relationship Between Forearc Structure and Shallow Megathrust Slip Behavior2022

    • Author(s)
      Bassett Dan、Arnulf Adrien、Henrys Stuart、Barker Dan、Avendonk Harm、Bangs Nathan、Kodaira Shuichi、Seebeck Hannu、Wallace Laura、Gase Andrew、Luckie Thomas、Jacobs Katie、Tozer Brook、Arai Ryuta、Okaya David、Mochizuki Kimi、Fujie Gou、Yamamoto Yojiro
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 49 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2021GL096960

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Extraction of P Wave From Ambient Seafloor Noise Observed by Distributed Acoustic Sensing2022

    • Author(s)
      Tonegawa T.、Araki E.、Matsumoto H.、Kimura T.、Obana K.、Fujie G.、Arai R.、Shiraishi K.、Nakano M.、Nakamura Y.、Yokobiki T.、Kodaira S.
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 49 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2022GL098162

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fluid Migration Before and During Slow Earthquakes in the Shallow Nankai Subduction Zone2022

    • Author(s)
      Tonegawa Takashi、Takemura Shunsuke、Yabe Suguru、Yomogida Kiyoshi
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 127 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2021JB023583

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Recognition of broad thermal anomaly around the median tectonic line in central Kii peninsula, <scp>southwest</scp> Japan: Possible heat sources2022

    • Author(s)
      Yamaoka Ken、Wallis Simon R.
    • Journal Title

      Island Arc

      Volume: 31 Pages: -

    • DOI

      10.1111/iar.12440

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Influence of pore space heterogeneity on mineral dissolution and permeability evolution investigated using lattice Boltzmann method2022

    • Author(s)
      Zhang Yutian、Jiang Fei、Tsuji Takeshi
    • Journal Title

      Chemical Engineering Science

      Volume: 247 Pages: 117048~117048

    • DOI

      10.1016/j.ces.2021.117048

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elastic Wave Velocity Changes Due to the Fracture Aperture and Density, and Direct Correlation With Permeability: An Energetic Approach to Mated Rock Fractures2022

    • Author(s)
      Sawayama K.、Ikeda T.、Tsuji T.、Jiang F.、Nishizawa O.、Fujimitsu Y.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 127 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2021JB022639

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of episodic slow slip on seismicity and stress near a subduction-zone megathrust2021

    • Author(s)
      Kita Saeko、Houston Heidi、Yabe Suguru、Tanaka Sachiko、Asano Youichi、Shibutani Takuo、Suda Naoki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41467-021-27453-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Spatial Patterns in Frictional Behavior of Sediments Along the Kumano Transect in the Nankai Trough2021

    • Author(s)
      Okuda Hanaya、Ikari Matt J.、Roesner Alexander、Stanislowski Katja、H?pers Andre、Yamaguchi Asuka、Kopf Achim J.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 126 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2021JB022546

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Generating High‐Fidelity Reflection Images Directly From Full‐Waveform Inversion: Hikurangi Subduction Zone Case Study2021

    • Author(s)
      Davy Richard G.、Frahm Laura、Bell Rebecca、Arai Ryuta、Barker Daniel H. N.、Henrys Stuart、Bangs Nathan、Morgan Joanna、Warner Michael
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 48 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2021GL094981

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mantle-derived helium released through the Japan trench bend-faults2021

    • Author(s)
      Park Jin-Oh、Takahata Naoto、Jamali Hondori Ehsan、Yamaguchi Asuka、Kagoshima Takanori、Tsuru Tetsuro、Fujie Gou、Sun Yue、Ashi Juichiro、Yamano Makoto、Sano Yuji
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-91523-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Constraints on Element Mobility During Deformation Within the Seismogenic Zone, Shimanto Belt, Japan2021

    • Author(s)
      Ramirez Gabrielle、Smye Andrew、Fisher Donald M.、Hashimoto Yoshitaka、Yamaguchi Asuka
    • Journal Title

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      Volume: 22 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2020GC009594

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Highly refractory dunite formation at Gibbs Island and Bruce Bank, and its role in the evolution of the circum-Antarctic continent2021

    • Author(s)
      Akizawa Norikatsu、Yamaguchi Asuka、Tani Kenichiro、Ishikawa Akira、Fujita Ryo、Choi Sung Hi
    • Journal Title

      The Canadian Mineralogist

      Volume: 59 Pages: 1731~1753

    • DOI

      10.3749/canmin.2100030

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thermal structure in subducted units from continental Moho depths in a palaeo subduction zone, the Asemigawa region of the Sanbagawa metamorphic belt, SW Japan2021

    • Author(s)
      Kouketsu Yui、Sadamoto Kazushi、Umeda Hayato、Kawahara Hirokazu、Nagaya Takayoshi、Taguchi Tomoki、Mori Hiroshi、Wallis Simon、Enami Masaki
    • Journal Title

      Journal of Metamorphic Geology

      Volume: 39 Pages: 727~749

    • DOI

      10.1111/jmg.12584

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Establishing Genetic Relationships between the Takidani Pluton and Two Large Silicic Eruptions in the Northern Japan Alps2021

    • Author(s)
      Hartung Eva、Caricchi Luca、Floess David、Wallis Simon、Harayama Satoru
    • Journal Title

      Journal of Petrology

      Volume: 62 Pages: -

    • DOI

      10.1093/petrology/egab085

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Continuous monitoring system for safe managements of CO2 storage and geothermal reservoirs2021

    • Author(s)
      Tsuji Takeshi、Ikeda Tatsunori、Matsuura Ryosuke、Mukumoto Kota、Hutapea Fernando Lawrens、Kimura Tsunehisa、Yamaoka Koshun、Shinohara Masanao
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-97881-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Flow estimation solely from image data through persistent homology analysis2021

    • Author(s)
      Suzuki Anna、Miyazawa Miyuki、Minto James M.、Tsuji Takeshi、Obayashi Ippei、Hiraoka Yasuaki、Ito Takatoshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-97222-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Machine learning for automatic slump identification from 3D seismic data at convergent plate margins2021

    • Author(s)
      Ahmad Ahmad B.、Tsuji Takeshi
    • Journal Title

      Marine and Petroleum Geology

      Volume: 133 Pages: 105290~105290

    • DOI

      10.1016/j.marpetgeo.2021.105290

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High Fluid‐Pressure Patches Beneath the D?collement: A Potential Source of Slow Earthquakes in the Nankai Trough off Cape Muroto2021

    • Author(s)
      Hirose T.、Hamada Y.、Tanikawa W.、Kamiya N.、Yamamoto Y.、Tsuji T.、Kinoshita M.、Heuer V. B.、Inagaki F.、Morono Y.、Kubo Y.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 126 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2021JB021831

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pore pressure and gas saturation distribution in the forearc basin of the Nankai subduction zone inferred from high-resolution Vp and Vs2021

    • Author(s)
      Chhun Chanmaly、Tsuji Takeshi
    • Journal Title

      Journal of Petroleum Science and Engineering

      Volume: 205 Pages: 108911~108911

    • DOI

      10.1016/j.petrol.2021.108911

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temporal changes in anthropogenic seismic noise levels associated with economic and leisure activities during the COVID-19 pandemic2021

    • Author(s)
      Nimiya Hiro、Ikeda Tatsunori、Tsuji Takeshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-00063-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Elucidation of pore connection mechanism during ductile fracture of sintered pure iron by applying persistent homology to 4D images of pores: Role of open pore2021

    • Author(s)
      Ando Isshin、Mugita Yasutaka、Hirayama Kyosuke、Munetoh Shinji、Aramaki Masatoshi、Jiang Fei、Tsuji Takeshi、Takeuchi Akihisa、Uesugi Masayuki、Ozaki Yukiko
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering: A

      Volume: 828 Pages: 142112~142112

    • DOI

      10.1016/j.msea.2021.142112

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Structural controls on shallow slow earthquakes in the Hyuga-nada subduction zone, southwest Japan2021

    • Author(s)
      R. Arai, S. Miura, Y. Nakamura, G. Fujie, Y. Kaiho, S. Kodaira, K. Mochizuki, R. Nakata, K. Okino
    • Organizer
      AGU Fall meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Subducting seamount chain as a primary driver for slow earthquakes in Hyuga-Nada, SW Japan: Insights from recent geophysical imaging2021

    • Author(s)
      Rie Nakata, Masa Kinoshita, Yoshitaka Hashimoto, Yohei Hamada , Yasuyuki Nakamura, Ryuta Arai, Seiichi Miura, Gou Fujie, Mudasar Saqab, Victorian Paumard
    • Organizer
      AGU Fall meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relationship of in-slab events with episodic tremor and slip and detection of updip slow slip near the locked megathrust in the Nankai subduction2021

    • Author(s)
      Saeko Kita, Heidi Houston, Suguru Yabe, Sachiko Tanaka, Youichi Asano, Takuo Shibutani & Naoki Suda
    • Organizer
      AGU Fall meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Temporal changes in pore fluid pressure during slow earthquake cycle estimated from foliation-parallel extension cracking2021

    • Author(s)
      Makoto Otsubo, Kohtaro Ujiie, Hanae Saishu, Ayumu Miyakawa, Asuka Yamaguchi
    • Organizer
      EGU General Assembly 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 紀伊半島下のゆっくりすべり,スラブ内地震と内陸地震2021

    • Author(s)
      Saeko Kita, Heidi Houston, Suguru Yabe, Sachiko Tanaka, Youichi Asano, Takuo Shibutani & Naoki Suda
    • Organizer
      日本鉱物科学会2021年年会
    • Invited
  • [Presentation] Drilling and monitoring in Hyuga-Nada: Unveiling effects of ridge subduction on slow earthquakes2021

    • Author(s)
      Rie Nakata, Masa Kinoshita, Yoshitaka Hashimoto, Yohei Hamada
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • Invited
  • [Presentation] 南極海サウスシェットランド海溝における堆積作用2021

    • Author(s)
      山口飛鳥
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [Presentation] 島弧海溝系における堆積物のすべり特性解明に向けた火山ガラス-粘土混合系の摩擦実験2021

    • Author(s)
      奥田花也、廣瀬 丈洋、山口飛鳥
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [Presentation] 巨摩山地桃の木亜層群のジルコンU-Pb年代とその意義2021

    • Author(s)
      箱守 貴、谷 健一郎、黒田 潤一郎、山口 飛鳥
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [Presentation] Rejuvenated extension of the Philippine Sea plate and its effect on subduction dynamics in the Nankai Trough2021

    • Author(s)
      木村 学、中村 恭之、白石 和也、藤江 剛、小平 秀一、山口 飛鳥、福地 里菜、橋本 善孝
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [Presentation] Rheological and metamorphic evolutions of high-grade Shimanto accretionary complex in Kerama islands, Ryukyu2021

    • Author(s)
      山本 一平、中村 佳博、針金 由美子、纐纈 佑衣、谷 健一郎、山口 飛鳥
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [Presentation] Highly refractory dunite formation in Gibbs Island and Bruce Bank, and its role in the evolution of the circum-Antarctic continent2021

    • Author(s)
      秋澤 紀克、山口 飛鳥、大嶋 ちひろ、谷 健一郎、石川 晃、藤田 遼、CHOI SUNG HI
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [Presentation] Effects of ETS on seismicity and stress in the subducting oceanic plate2021

    • Author(s)
      Saeko Kita, Heidi Houston, Suguru Yabe, Sachiko Tanaka, Youichi Asano, Takuo Shibutani & Naoki Suda
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [Presentation] Drilling and monitoring in Hyuga-Nada: Unveiling effects of ridge subduction on slow earthquakes2021

    • Author(s)
      "Rie Nakata, Masa Kinoshita, Yoshitaka Hashimoto, Yohei Hamada
    • Organizer
      日本地質学会第128年学術大会
    • Invited
  • [Presentation] 変成岩の体積変化に基づく沈み込み境界におけるシリカ移動の定量化2021

    • Author(s)
      副島 祥吾、ウォリス サイモン
    • Organizer
      日本地質学会第128年学術大会
  • [Presentation] 沈み込み境界プロセスを議論するためにどの蛇紋岩体が適切なのか?:西南日本,三波川帯の例2021

    • Author(s)
      ウォリス サイモン、青矢 睦月
    • Organizer
      日本地質学会第128年学術大会
  • [Presentation] 浅部ウェッジマントルのアンチゴライトの変形メカニズムとカップリング深度2021

    • Author(s)
      永冶 方敬、ウォリス サイモン
    • Organizer
      日本地質学会第128年学術大会
  • [Presentation] メランジュ面構造に平行な伸長石英脈から見積もられたスロー地震発生サイクル中の間隙流体圧の時間変化2021

    • Author(s)
      大坪 誠, 氏家恒太郎, 最首花恵, 宮川歩夢
    • Organizer
      日本地質学会第128年学術大会
  • [Presentation] 南海前弧海盆(熊野海盆)付加体基盤の砕屑性ジルコン年代頻度分布2021

    • Author(s)
      福地 里菜、伊藤 久敏、山口 飛鳥、木村 学
    • Organizer
      日本地質学会第128年学術大会
  • [Presentation] 巨摩山地桃の木亜層群の年代・後背地の再検討:伊豆弧衝突開始年代の地質学的制約に向けて2021

    • Author(s)
      箱守 貴、谷 健一郎、黒田 潤一郎、山口 飛鳥
    • Organizer
      日本地質学会第128年学術大会
  • [Presentation] 海山表面の摩擦条件が付加体変形過程に与える影響と天然への応用2021

    • Author(s)
      大熊 祐一、野田 篤、 高下 裕章、山田 泰広、山口 飛鳥、芦 寿一郎
    • Organizer
      日本地質学会第128年学術大会
  • [Presentation] 沈み込み帯の断層挙動の多様性をもたらす地質学的要因2021

    • Author(s)
      山口 飛鳥、大熊 祐一、奥田 花也、山本 一平、福地 里菜
    • Organizer
      日本地質学会第128年学術大会
  • [Presentation] 南海前弧海盆の分水嶺 -紀伊半島沖隆起帯の成因と南海地震発生帯の分割-2021

    • Author(s)
      木村 学、中村 恭之、白石 和也、藤江 剛、辻 健、福地 里菜、山口 飛鳥
    • Organizer
      日本地質学会第128年学術大会
  • [Presentation] 日向灘における稠密地殻構造探査に基づくプレート沈み込み構造とスロー地震活動の関係2021

    • Author(s)
      新井隆太・三浦誠一・中村恭之・藤江剛・海宝由佳・小平秀一・望月公廣・仲田理映・沖野郷子
    • Organizer
      日本地震学会2021年度秋季大会

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Published: 2023-12-25  

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