【研究分野】自然災害科学・防災学

【研究領域課題番号】15H05717 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

減災 / 固体地球物理 / 地震 / 深海環境 / 地球観測 / 固体地球物理学

【研究成果の概要】

掘削孔の悪条件で、目標海底下5200 m深の65％深で掘削を終了した。孔底付近において最大水平応力が鉛直応力を超え始め、付加体岩石の摩擦強度は3000 m付近で最小となった。一方その変位速度依存性は深度増加に伴い減少し、5000 m付近で中性となることが判明した。これはプレート境界深度で不安定滑りを起こすことを示す。
付加体先端の切迫度は応力場と断層の形状および間隙水圧などに大きく影響を受け、場所によって2倍以上の開きがあることが分った。
掘削孔内観測装置開発設置に成功、地震・間隙水圧の長期変動とゆっくり地震の同期が観測された。以上、切迫度の海底下直接観測からのアプローチは大きく前進した。

【研究の社会的意義】

南海トラフにおける巨大地震、ゆっくり地震発生の切迫度を、地域的偏在性があるとはいえプレート境界断層の有効強度に対する断層近傍の応力場の現況として描き出せたことは、切迫している状態を定量的に把握できることを示した。このことは、地震発生予測が大変困難な中にあって学術的意義は大きい。またその状況をリアルタイムにモニターする体制を確立したことは、早期警戒警報システムと連携させると防災減災に大きく貢献できる社会的意義がある。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2015-05-29 - 2020-03-31

【配分額】199,550千円 (直接経費: 153,500千円、間接経費: 46,050千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】25287109 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スロースリップ / 海底圧力計 / シミュレーション / 房総沖 / 海底地殻変動 / プレート境界構造 / 反射波強度分布 / 地震 / 地球変動予測 / 固体地球物理学 / 海底変動

【研究成果の概要】

房総沖スロースリップ（SSE）を解明するために以下を行った。観測研究では、すべり分布を明らかにするため海底圧力計を用いた観測を行った。2014年1月ごろSSEが発生しその変動を捉えることに成功した。この際、圧力計データをパラメトリックモデルで解析する方法を開発した。
シミュレーション研究では、その基礎となる房総沖の構造の決定と房総沖SSEを再現するモデルの開発を行った。構造では、房総沖のフィリピン海プレート上面の形状が面的に求まった。また、SSE領域から強い反射波を確認した。房総沖SSEの再現については、2011年まではほぼ再現できたが2014年については再現できず、今後の課題となった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2018-03-31

【配分額】18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】22740290 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

データ同化 / GPS / 断層すべり / 摩擦法則 / 摩擦パラメータ / 余効すべり / 摩擦 / プレート境界 / 固体地球物理学 / 測地 / 地殻変動 / 地震 / 逆問題

【研究成果の概要】

プレート境界におけるすべり時空間変化を支配する摩擦特性を推定するために、GPS観測データから摩擦法則のパラメータ(摩擦パラメータ)を推定するデータ同化手法の開発を行った。この手法を2011年東北地方太平洋沖地震(Mw9.0)の余効すべりに適用し、余効すべり発生領域の摩擦特性の推定を行った。その結果、従来は一定であると考えられてきた摩擦パラメータは、高速のすべり速度に対してすべりの安定性が減少するようなすべり速度依存性を示すことを明らかにした。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】22340122 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

自然現象観測・予測 / 地震現象 / 電磁場変動 / 微小地震 / 固体地球物理学 / 地震

【研究成果の概要】

電位変動を測定するための低周波数帯、高周波数帯、及び広帯域の新型の高感度アンテアを作成し、南アフリカの金鉱山にH22年に設置した。H23年には、さらにボアホール磁力計を作成し同鉱山に設置した。結晶方向がランダムな石英を多数含む岩石内で微小地震が発生した場合における、地震発生時の電位シグナルの大きさを、地震のマグニチュードと震源距離の関数としてモデルに基づき評価した。これまでマグニチュードと震源距離を求めたなかでは、ノイズレベルの10mV以上の電位シグナルが期待される地震はまだ発生していない。地震波が到着した時には多くの電磁場変動が観測され、振幅や波形についての特徴を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】19540448 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 地震波 / 減衰 / 地球内部構造 / 地震波動シミュレーション / 固体地球物理学

【研究成果の概要】

遠地地震の波形記録を用いて地球内部の速度不連続面をマッピングし,その物性値としての地震波速度を抽出する新しい手法の実現へ向けて,最も重要な遠地実体波波形の数値シミュレーションに関わる4課題:(1)非弾性減衰の導入,(2)3次元不均質構造の平面波応答計算,(3)計算精度の向上,(4)計算の高速化に取組み,それぞれの解決策となる新しい手法を提案した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】19340121 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

観測手法 / 深海環境 / 地震 / 地球観測 / 海底地震計 / 広帯域地震観測 / 固体地球物理学 / 固体地地球物理学

【研究成果の概要】

機動的な広帯域海底地震計(BBOBS)はすでに実用化し、多数の観測実績を挙げてきている。しかし、そのデータを評価すると、解析において重要な長周期の水平動成分でノイズレベルが高い。この問題を解決するため、BBOBSのセンサー部を分離し、小型・低背にすることで堆積物中へ突入させ、底層流の影響を受けない状態にすることが考えられる。この構想の下で新型のセンサーを開発し、実地での試験観測を行った。その結果、ノイズレベルを1/10以下に低減し、陸上観測点並のデータが得られることを確認した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】18540418 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

沈み込み帯 / 地震 / 津波 / 地球・惑星内部構造 / 震源過程 / 地震波理論 / 固体地球物理学 / ジャワ海溝 / スマトラ海溝 / 差分法 / 津波地震

【研究成果の概要】

沈み込み帯の地震からの遠地実体波波形には震源付近の不均質構造に起因する強い後続波が現れるため、地震の詳細な解析が困難になる場合がある。本研究では不均質構造のもとでの波動計算を非常に効率良く実行できる独自の手法によって理論波形を計算し、小規模地震の地震発生場所・発震機構解を推定する手法と、大規模地震の断層すべり分布を決定する手法とを開発した。これらの手法を2006年ジャワ津波地震と2007年南スマトラ地震とに適用して、震源域の不均質構造と地震発生場所や断層すべり分布との関係を詳しく考察した

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】3,700千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 300千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】16340125 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

固体地球物理学 / 地震 / 地殻・マントル物質 / 地球電磁気学 / 物性実験 / 岩石の比抵抗 / 縦波速度 / 横波速度 / 速度及び状態依存摩 / 高温高圧実験

【研究成果の概要】

最近,種々の構造探査により,縦波速度(Vp),横波速度(Vs),電気比抵抗などが同一断面上にマッピングされるようになってきた.それら観測可能なVp, Vs,電気伝導度,Qなどから,どのような物質がどのような状態にあり,どのような破壊・摩擦特性をもっているのか推定できるようになることを目指し,室内実験によりVp, Vs,電気伝導度などと,破壊・摩擦特性を様々な条件下で同時測定できる装置を開発した.同時測定が必要なのは,間隙の形状や連結性に依存する物性パラメターは,(特に高温で間隙水が存在する場合,化学反応が活発なので,)温度・圧力を与えても一意に定まるとは限らないからである.
高温高圧下で岩石の電気伝導度を測定する場合,金属ジャケットで岩石試料を覆うことになる.そのような状態で岩石試料の伝導度を求めるのに,金属ジャケットを主に流れてきた電流と試料中心部を流れてきた電流を分離し,それぞれガードリングとセンター電極で測定するガードリング法を用いる.ガードリングに流れ込む電流とセンター電極に流れ込む電流を計算し,適切な配置を検討し,昨年度,ガードリングモジュールを設計・製作した.さらにその測定システムを用い,日高変成帯主帯の泥質変成岩類などの測定を行った.ガードリングを用いても金属ジャケットを用いる影響を完全には取り除けないので,見かけ抵抗から試料の真の電気伝導度を算出する補正係数を数値解から求めた.温度は室温から25℃ごと250℃まで,圧力は10MPaから250MPaまで,周波数は周波数1Hz~1MHzまで変化させて測定した.日高変成帯泥質ホルンフェルスの電気伝導度は黒雲母片岩などに比べ非常に高い.一定圧力のもとで,このホルンフェルスの比抵抗は温度上昇とともに増加し,75℃近傍で最大値をとり,その後減少することがわかった.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2004 - 2007

【配分額】14,980千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 780千円)