巨大地震発生帯への掘削 巨大地震発生帯への掘削

全地連「技術e-フォーラム2008」高知
2008年10月16日
巨大地震発生帯への掘削
ー 「ちきゅう」の挑戦ー
海洋研究開発機構
理事・地球深部探査センター長
独立行政法人
平 朝彦
独立行政法人・海洋研究開発機構(JAMSTEC)とは
海洋研究開発機構
高知コア
研究所
むつ研究所
横浜研究所
横須賀本部
世界最高レベルの設備を
用いて海洋・地球の
フロンティアを目指した
研究開発を実施
深海巡航探査機
「うらしま」
地球深部探査船
「ちきゅう」
連続航行記録317km
自律型巡航探査機の
世界記録樹立
世界最大・最高性能
科学掘削船
潜水調査船
「しんかい6500」
地球シミュレータ
有人潜水船としての
最大潜航深度
世界第１位
世界トップクラス性能
超並列型スーパー
コンピュータ
2
3
プレート境界の分布
4
プレートテクトニクス
枕状溶岩
花崗岩質層
玄武岩質層
プレート境界
地震発生帯
海溝
中央海嶺
堆積物
大陸地殻
マグマ
（玄武岩質層）
海洋地殻
海洋
プレート
マントル
最上部マントル
大陸プレート
5
四国四万十帯
Taira et al. (1988) より
6
芸西村メランジュの露頭（高知県芸西村）
Taira et al. (1992) より
7
枕状溶岩（高知県芸西村）左上は薄片写真（横幅２mm）
Taira et al. (1992) より
8
ナンノプランクトン石灰岩（高知県須崎）
Taira et al. (1992) より
9
層状放散虫チャート（高知県芸西村）
左上は薄片写真（横幅２mm）
Taira et al. (1992) より
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多色頁岩（高知県芸西村）左上は薄片写真（横幅２mm）
Aは火山灰層、Bは多色頁岩
B
A
B
Taira et al. (1992) より
11
メランジュマトリクス（高知県芸西村）
Aはチャート、Bはメランジュ基質、 Cは砂岩
A
B
C
Taira et al. (1992) より
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メランジュマトリクス
（高知県興津）
Aは玄武岩、
Bはメランジュ基質、
Cは砂岩
Taira et al. (1992) より
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タービダイト
（高知県大山岬）
ダービタイトは
海底の砂質
土石流堆積物
（乱泥流堆積物）
Taira et al. (1992) より
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高知県甲浦の砂岩層リップルマーク
流れ
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砂岩岩脈（高知県行当岬）
Taira et al. (1992) より
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海底すべり堆積物（高知県室戸市黒耳）
Taira et al. (1992) より
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四万十帯の形成過程と単純化した地層柱状図
3,000kmにおよぶプレートの移動で枕状溶岩やチャートと砂岩・泥岩が
混合し、陸に付け加わった（付加体）。海洋プレートの沈み込みを証明。
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日本地質構造区分
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四万十帯（とくに室戸半島）の地質の意義
1. プレート沈み込みによる付加体の世界的な例
2. 砂岩岩脈、海底地すべり、褶曲、メランジュなど
の素晴しい露頭
3. 室戸岬～丸山ハンレイ岩：海溝近辺での火成活動
の珍しい例
4. 室戸岬の海岸段丘−見事な地形
5. 離水ノッチや旧汀線示標（ヤッコカンザシ）によ
る隆起速度−世界的な例
6. 室戸岬と南海トラフ：海底への連続
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21
地球深部探査船「ちきゅう」
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「ちきゅう」の主な仕様
掘削能力
主要目
全長
210 m
幅
38 m
深さ
16.2 m
高さ（水面から） 約112 m
喫水（計画満載）
9.2 m
総トン数
約 57,100トン
最大搭載人員
150人
航海速力
約10ノット
2,500
最大稼働水深
（ 将来 4,000 m
ドリルストリング長 10,000
（ 将来 12,000 m
m
）
m
）
サブシーシステム
2,500 m
21インチライザー
( 将来 4,000 m )
噴出防止装置（ BOP ）
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従来のライザーレス掘削
「ちきゅう」ライザー掘削
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ドリルフロア外観
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噴出防止装置（BOP）
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「ちきゅう」船尾に搭載されたライザーパイプ
（外径1.2m、長さ27m）
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「ちきゅう」のラボ
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陸上研究環境整備
高知コア研究所・高知大学海洋コア総合研究センター
共同施設としての分析機能
IODPの保管及び１次分析機能
コア・サンプルの 長期保管と配布
（4℃& 及び -170℃）
「ちきゅう」で採取したコア(10年分)を保存可
コアの分析・解析
「ちきゅう」上の研究設備と同等の設備を含む
高知大学と
海洋研究開発機構の運用協力
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南海トラフの地形（乱泥流は富士川河口から）
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南海トラフの歴史地震
180年ごとに巨大地震と津波が
発生してきた
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南海トラフ域の地震活動
小原（2007）
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プレート境界の地震とアスペリティモデル
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プレート境界の地震を探る
◆ 断層の強度とアスペリティモデル ⇒ 掘削による試料
◆ ゆっくりすべり対高速すべり
⇒ 掘削孔の観測
◆ リアルタイム地震速報の高度化
⇒ 海底ネットワーク
の掘削孔観測
◆ 地震予知（？）
⇒ 総合的アプローチ
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南海トラフ地震発生帯掘削計画
Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment
略称 南海掘削
NanTroSEIZE（なんとろさいず）
統合国際深海掘削計画
IODPの一環として実施
新宮市
新宮市から南東沖60km~140km
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平成19年度「ちきゅう」の南海掘削
共同首席研究者
#314
Ｈ１９年度 “南海掘削” Ｓｔａｇｅ－１
乗船研究者所属機関国別分布 (３行動総計）
・乗船研究者はIODPのMOUに基づき、基本的に分担金に
応じた乗船研究者数で構成される。
・IODP参加国からの推薦を受け、科学目的を達成するべき
最善の人選、次世代研究者の育成などを念頭に選考。
#315
#316
それぞれの研究行動における日本人研究者
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南海トラフ熊野灘沖での三次元反射法地震波探査
（ハワイ大学と共同）
海底地形図
三次元地下構造
Science（2007）に発表
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南海掘削実施計画
●ステージ１（H19年度）
○複数の掘削同時検層(LWD)による
付加体断面の孔内地層各種物
理データの取得。
○初期ライザー掘削
○付加体前縁部のライザーレス掘削
●ステージ２（H20年度予定）
分岐断層のライザー掘削(3,500m程度）
●ステージ３
プレート境界深部掘削(6,000m程度）
●ステージ４
長期孔内計測装置の設置・観測
Science（2007）に発表
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「ちきゅう」船上の研究風景
Science（2007）に発表
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ボアホールブレイクアウトと応力場
LWD（掘削同時検層）
による比抵抗イメージ
伸張の方向に孔が破砕し
黒い帯としてイメージされる
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海底下1–1.5kmの応力場
掘削サイトにおける水平最大圧縮場
および伸張場の方向。
C0001、C0004、C0006では
北西南東方向に圧縮、
C0002では伸張であることが分かった。
黄色：フィリピン海プレートが本州に沈み込む方向。
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採取されたコア試料
“ベイン構造”
（地震時の排水構造）
CTスキャン画像
正断層
コア
CTスキャン
断層帯
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熊野海盆のメタンハイドレート（C0002サイト）
海底下400ｍより上の
白い部分（矢印）が
ハイドレートを多く
含む地層。
数字は海底からの深度（ｍ)。
地震探査の断面と
掘削孔C0002の位置
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南海掘削ステージ1：まとめ
伸 張 領 域
圧 縮 領 域
津波の発生
砂層中に
メタンハイドレート存在
C0002
分岐断層
境界試料採取
プレート境界断層
試料採取
C0001 C0004
C0006
BSR（メタンハイドレート
の下限反射面）
巨大分岐断層
＜主要データ＞
三次元地下構造イメージング
前部デコルマ面
広域応力場
プレート
沈み込み
メタンハイドレート
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プレート境界地震と津波のリアルタイム観測
海洋プレートの沈み込み境界における巨大地震
発生帯を直接掘削する。掘削試料の分析と観測
により地震発生のメカニズムを研究する。
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「ちきゅう」プロジェクトの意義
1.
地震発生メカニズムの解明・
防災対策（リアルタイム地震通報）の高度化
2.
地下生命圏の解明・新しい自然観・
バイオテクノロジー
3.
大水深掘削技術・資源探査
4.
国際大型プロジェクトでのリーダーシップ
5.
未踏のフロンティア探査（フロンティア・スピリット）
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「ちきゅう」号をよろしく
参考図書
平 朝彦
他著
「地球の内部で
何が起こっているのか？」
光文社新書、2004
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