講演情報
[T5-P-1]日本海溝プレート境界域の強度変化：掘削情報からのアプローチ
*濵田 洋平1、Conin Marianne2、氏家 恒太郎3、Kirkpatrick Jamie4、小平 秀一1、Regalla Christine5、Fulton Patrick6、江口 暢久1、前田 玲奈1、奥津 なつみ1、IODP Exp. 405 Scientist (1. 国立研究開発法人海洋研究開発機構、2. University of Lorraine、3. 筑波大学、4. University of Nevada Reno、5. Nothern Arizona University、6. Cornell University)
キーワード：
IODP、JTRACK、掘削パラメータ、掘削等価強度、プレート境界断層
2011年東北地方太平洋沖地震では、日本海溝のプレート境界断層浅部において50 mを超える大きなすべりが生じたことが報告された(Iinuma et al., 2012)。この大すべりのメカニズム明らかにすることを目的とし統合海洋掘削プログラム(IODP)第343次航海（JFAST: Chester et al., 2013）が2012年に実施され、LWDデータ取得、コア試料の回収、断層沿いの温度計の設置実施された。２０２4年には、同じサイトにてIODP第405次航海（JTRACK: Kodaira et al., 2024）がおこなわれ、LWD、コア採取、観測装置設置掘削が行われ、プレート境界断層を貫通する合計6本のボーリング孔が掘削された。本研究では、両掘削で得られた掘削パラメータを基に、この12年間のプレート境界先端部の強度変化を明らかにすることを目的としている。掘削パラメータは、掘削の監視や最適化のために記録される掘削情報であり、トップドライブシステムでドリルパイプを回転させる際の回転数やトルク、ドリルビットの位置、および接続されたドリルパイプの数から計算されるビット荷重などが含まれる。JFASTではこのデータは10秒ごとに、JTRACKでは1秒ごとに記録された。掘削パラメータは古くから簡便なデータ処理を通じて岩体の物理的性質の指標として扱われてきた (Teale, 1964)。JTRACKで得られた掘削パラメータについて、深度ベースのデータに変換する手法（掘削等価強度法：EST）を導入し、日本海溝アッパープリズム、プレート境界断層、潜り込むチャートと玄武岩の強度プロファイルを算出した。その結果、アッパープリズム内部では10-12 MPa/ kmの深度に応じたESTの上昇が得られ、明瞭な強度の異常は見られなかった。船上での構造・物理特性データで確認された断層部やプレート境界部、その下部のチャートにおいても強度の勾配は大きな変動は示さなかった。一方で、JFASTで取得した掘削パラメータとの比較からは、7300-7400 mBRTにおいて大きな強度減少(10 MPa)が確認された。これは地震発生後1年から13年後までの期間において、アッパープリズム内で応力や水圧の変動が生じたためと解釈される。
文献
Chester, F.M., Mori, J., Eguchi, N., et al., 2013. Proc. IODP, 343/343T: Tokyo (Integrated Ocean Drilling Program Management International, Inc.). doi:10.2204/iodp.proc.343343T.101.2013Iinuma, T., Hino, R., Kido, M., et al., 2012. Coseismic slip distribution of the 2011 off the Pacific Coast of Tohoku Earthquake (M9. 0) refined by means of seafloor geodetic data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 117(B7).Kodaira, S., Conin, M., Fulton, P., et al., 2023. Expedition 405 Scientific Prospectus: Tracking Tsunamigenic Slip Across the Japan Trench (JTRACK). International Ocean Discovery Program. https://doi.org/10.14379/iodp.sp.405.2023Teale, R., 1964. The concept of specific energy in rock drilling. Int. J. Rock Mech. Mining ScL Vol. 2, pp. 57-73.
文献
Chester, F.M., Mori, J., Eguchi, N., et al., 2013. Proc. IODP, 343/343T: Tokyo (Integrated Ocean Drilling Program Management International, Inc.). doi:10.2204/iodp.proc.343343T.101.2013Iinuma, T., Hino, R., Kido, M., et al., 2012. Coseismic slip distribution of the 2011 off the Pacific Coast of Tohoku Earthquake (M9. 0) refined by means of seafloor geodetic data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 117(B7).Kodaira, S., Conin, M., Fulton, P., et al., 2023. Expedition 405 Scientific Prospectus: Tracking Tsunamigenic Slip Across the Japan Trench (JTRACK). International Ocean Discovery Program. https://doi.org/10.14379/iodp.sp.405.2023Teale, R., 1964. The concept of specific energy in rock drilling. Int. J. Rock Mech. Mining ScL Vol. 2, pp. 57-73.