浅部ー深部流体循環をとらえる:阿蘇カルデラを含む九州中部での地下水組成解析

岩森光(地震研)、中村仁美(産総研)、森川徳敏(産総研)、高橋正明(産総研)、稲村明彦(産総研)、原口悟(地震研)、西澤達治(富士山科学研)、坂田周平(地震研)

Iwamori et al. (2023) Groundwaters and deep-seated fluid circulation around
Aso Volcano, Southwest Japan, revealed by multivariate statistical analysis
of the geochemical data. J. Volcanol. Geotherm. Res. (JVGR).
https://authors.elsevier.com/a/1gMw81LkU3cJqC


 地下水(温泉水、鉱泉水、湧水)の組成は、流体の物質源と移動・循環中のプロセスを反映し、地下の状態やダイナミクスの貴重な情報源となる。多種の溶存成分濃度と同位体比、および温度、pHなどの物理化学情報を解析することにより、天水(雨水)を起源とする比較的浅部の流体・循環系と、沈み込んだプレート由来の深部流体を識別し、両者の関係性や地質・テクトニックな構造との対応関係を紐解くことが可能となる。本研究では、阿蘇カルデラを含む九州中部のおよそ120 ㎞(東西)×80 ㎞(南北)の領域に分布する590試料の地下水について、主要12溶存成分、および水素、酸素、ヘリウム同位体比、温度、pHを観測変量として起源物質と循環・反応を分離検出可能な多変量統計解析を行った。その結果、(1)阿蘇カルデラ内に同心円状の組成構造が存在すること、(2)別府―島原地溝帯や布田川・日奈久断層帯などの大きな構造線沿いに有馬型塩水が出現することなど、地下水の組成・起源と、空間分布に強い関係性があることが分かった(図)。これらは、従来の地下水組成解析方法(例えば、Piper図を用いた方法)では検出できない。また、浅部での流体循環および沈み込んだスラブ由来の深部流体の上昇が明瞭に識別され、九州中部は火山域・非火山域にかかわらず、ほぼ全面的に深部流体のフラックスを受けていることが分かった。

図の説明:地下水・湧水の溶存成分組成に基づく8つのクラスタの地理的分布。阿蘇カルデラ内の同心円構造(左上図)と流体循環(右上図:クラスタ1~4は、外輪山への降水が20年程度かけてカルデラ内(および外)に浸透・湧出したもの。クラスタ7は、中央火口丘への降水が浸透・湧出したもの)。広域での8つのクラスタの地理的分布(下図)。

Friday Seminar (10 February 2023) Wolfram Geissler (AWI)

The Tristan da Cunha mantle plume and its role in the continental breakup and opening of the South Atlantic (insights from geophysical, petrological and geochemical studies along the Walvis Ridge hotspot track)

Wolfram Geissler (Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research, Germany)

Abstract
Tristan da Cunha is a hotspot in the South Atlantic Ocean, located ~450 km east of the Mid-Atlantic Ridge. The intraplate volcanoes and seamounts that form the Tristan da Cunha archipelago are connected to the Cretaceous (~132 Ma) Etendeka continental flood basalt province in Namibia via the aseismic Walvis Ridge. The ridge is built-up by seamounts chains and submarine volcanic plateaus that show a clear age progression and extend from the Namibian continental margin (northeast) to the volcanic islands of Tristan da Cunha and Gough (southwest). This age-progressive distribution of volcanic rock samples collected from the Walvis Ridge and the Rio Grande Rise west of the Mid-Atlantic Ridge provide evidence for the volcanism at Tristan da Cunha and the formation of Cretaceous flood basalts in Namibia and Brazil to be due to a common hotspot source, with the Walvis Ridge and the Rio Grande Rise documenting the hotspot tracks. The Tristan da Cunha-Walvis Ridge system is one of the few examples of a complete hotspot track, and thus the it is generally assumed to be a surface expression of a long-lasting mantle plume. However, a debate continues about whether the mantle plume beneath Tristan da Cunha is an expression of convection of the whole mantle or of shallower plate-driven convection. The hypothesis of a deep mantle plume origin of the hotspot volcanism at the Tristan da Cunha archipelago is supported by anomalous geochemical data, geochronological constraints, and global seismic tomography. The first proof of the Tristan da Cunha mantle plume activity are the Cretaceous Etendeka-Parana flood basalts, that erupted shortly before the South Atlantic finally opened. Therefore, a debate exists about whether the mantle plume triggered the continental breakup or played at least a strong role in facilitating the breakup. NW Namibia, the Walvis Ridge, Tristan da Cunha, and the South Atlantic Ocean in general were target regions for various international geophysical and geochemical projects over the past two decades, including a recent IODP expedition to the Walvis Ridge. In my talk, I will summarize the recent findings on the Tristan da Cunha mantle plume activity and its role during the breakup of the South Atlantic Ocean.

第17回サイエンスカフェ(オンライン)開催報告

第17回サイエンスカフェを地震・火山噴火予知研究協議会と広報アウトリーチ室の共同で、2023年1月12日にオンラインで開催いたしました。

 
 17回目となる今回は、「火山活動の評価と噴火予測」というテーマで開催し、話題提供者に 橋本武志 教授(北海道大学大学院理学研究院),行竹洋平 准教授(東京大学地震研究所)を迎え、加藤尚之 教授の司会のもと箱根山などでの観測事例も使いながら火山噴火予測の最近の進展について紹介していただきました。


<地震・火山噴火予測研究のサイエンスカフェ >
地震や火山噴火に関する研究の成果は、予測の基礎となることが期待されています。これまでの研究から、地震や火山噴火のメカニズムへの理解は深まってきました。また、今後発生する可能性のある地震や火山噴火を指摘することもある程度はできます。しかし、規模や発生時期についての精度の高い予測はまだ研究の途上です。このサイエンスカフェでは、地震・火山噴火の予測研究の現状について研究者と意見交換を行い、研究者・参加者双方の理解を深めることを目的とします。

【共同プレスリリース】南海トラフ巨大地震が連続発生する確率を算出

地震予知研究センター 加納 靖之 准教授が参加している論文:High probability of successive occurrence of Nankai megathrust earthquakes”, Scientific Reports, 10.1038/s41598-022-26455-w, 2022. が、東北大学よりプレスリリースされました。


◆詳細:https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2023/01/press20230111-01-nankai.html (東北大学HP)


「令和4年度 森本・富樫断層帯中央部における深部構造探査」の実施について

東京大学地震研究所(所長 佐竹健治)は、文部科学省が実施する科学技術基礎調査等委託事業「森
本・富樫断層帯における重点的な調査観測」(代表:京都大学防災研究所 岩田知孝)の一環として、
森本・富樫断層帯の長期評価の精度向上を目的とする反射法による地下構造調査を令和4 年度およ
び令和5年度の2か年に亘って計画しています。
令和4 年度は、金沢市内の犀川河口付近から主に犀川および県道29 号線に沿って金沢市内を西北
西-東南東方向に横断し、富山県境付近に至る全長約24 kmの調査測線(資料1の測線位置全体図を
参照して下さい)において、1月上旬から地下構造探査を実施します。

藤田 航平 准教授、YEOW Trevor Zhiqing 研究員、王 澤霖 D3、毎田 悠承 准教授 らが2022年日本地震工学会大会優秀発表賞を受賞

藤田 航平 准教授、YEOW Trevor Zhiqing 研究員、王 澤霖 博士課程3年生、毎田 悠承 准教授 らが、2022年日本地震工学会大会 優秀発表賞 を受賞しました。


受賞名:2022年日本地震工学会大会優秀発表賞
授与機関:日本地震工学会
受賞日:2022年12月16日


[写真左より]

受賞者氏名:藤田 航平 (准教授)
発表題目:高詳細三次元地盤震動解析手法の開発と,地盤歪のボリュームデータ可視化に関する基礎検討


受賞者氏名:YEOW Trevor Zhiqing (楠研研究員)
発表題目:DEFORMATION MODE-DEPENDENT SAFETY LIMIT ESTIMATION FOR BUILDINGS WITHOUT SENSORS ON SOME FLOORS: RESEARCH OUTLINE


受賞者氏名:王 澤霖 (楠研D3)
発表題目:RC造柱梁部材の降伏点変形角のばらつきが建物の性能曲線における降伏点変形に与える影響


受賞者氏名:毎田 悠承 (准教授)
発表題目:方杖型ダンパー付きRC造外付け耐震補強を施した梁せん断破壊型既存RC造部分架構の力学挙動

東京大学地震研究所共同利用研究集会「陸海両域での超高密度観測時代の観測・解析手法と地震波伝播理論の新展開」

開催日時:2022年12月19日(月)13:30〜19:00 ・20日(火) 9:00〜16:30
開催場所:地震研究所1号館2階 セミナー室AB
開催方式:現地+zoom(口頭発表)、現地(ポスター)
(現地参加は満席のため、オンライン参加のみ受付中)

プログラム:
https://www.eri.u-tokyo.ac.jp/people/furumura/sanran_2022.pdf
参加申し込みフォーム:
https://forms.gle/uVzTgQeBx5HUzttZ9
*申し込みいただいた方にZoom情報をお知らせします。
世話人:江本賢太郎(九州大学)・古村孝志・武村俊介

Friday Seminar (23 December 2022) Zachary Ross (Caltech) at ***10:30-11:30 am***

Title: Seismological evidence for hidden crustal fluid diffusion transients in California

Abstract:
Earthquake swarms are primarily a consequence of aseismic driving processes that occur transiently, but the details of these processes are still unclear. We use deep learning algorithms to produce a significantly enhanced catalog of seismicity for Southern California and better resolve the details of swarms. Near the San Jacinto fault zone, a major strike-slip fault system, we identify nearly one hundred swarms that have durations in the range 0.5-6 years. These swarms are not directly driven by tectonic processes yet constitute about 1/4 of the total seismicity. We find that about half of the swarms exhibit ultra-slow diffusive migration patterns, along with propagating backfronts, in which a shut-down of seismicity propagates away from the source region. These observations are all consistent with expectations for natural fluid injection processes. Furthermore, we find evidence that permeability along the fault zone increases exponentially with time elapsed. The chronology of the swarms indicates that these aseismic driving processes were active in some part of the region throughout 2008–2020. The observations challenge common views about the nature of swarms, which would characterize any one of these sequences as anomalous. The regional prevalence of these sequences suggests that transient fluid injection processes play a key role in crustal fluid transport.

開催報告:懇談の場「光ファイバー地震計が拓く海域観測の新展開」

地震研究所と参加者とのコミュニケーション促進の場である「懇談の場」が2022年12月9日にオンラインで開催されました。
「ファイバー地震計が拓く海域観測の新展開」について、観測開発基盤センター 篠原 雅尚 教授によるお話でした。

Friday Seminar (9 December 2022) Yehuda Ben-Zion (USC)

Title: Seismic radiation from regions sustaining brittle rock damage

Abstract:

Analytical results indicate that dynamic changes of elastic moduli in source volumes produce “damage-related-radiation” associated with tensorial products of the changes of elastic moduli and the elastic strain components at the source. Decreasing elastic moduli (as produced by brittle deformation of low-porosity rocks and explosions) increase the radiation to the surrounding medium, while increasing moduli (which may be produced during the formation of compaction bands in porous rocks) decrease the radiation to the bulk. A tensorial decomposition analysis indicates that the damage-related-radiation has a large isotropic component. While the total radiation may still be dominated by shear, the dynamic dilation associated with the isotropic radiation can significantly reduce the heat generation near the rupture front and produce a pulse-type rupture and rock fragmentation. Numerical simulations confirm these expectations. The damage-related-radiation involves small length scales (proportional to the rupture width) and is therefore difficult to observe in the far field. However, analyses of earthquake waveforms using seismic data recorded close to earthquake ruptures reveal elevated P-wave radiation and appreciable explosive isotropic source terms (e.g., 5-15% of the total event potencies). Geological studies of deeply exhumed faults in dry granulite rocks show evidence of pulverization and delayed heating in earthquake rupture zones consistent with strong dynamic dilation at the rupture fronts. The high potential importance of damage-related-radiation to the local physics of earthquake ruptures motivates additional theoretical, experimental, and observational research.