平成３０年度研究プロジェクト年次報告書

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様式

平成３１年 ４月２２日

平成３０年度研究プロジェクト年次報告書

１．研究プロジェクト概要

研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 水の起源と惑星進化における役割の解析 研究ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ･ﾘｰﾀﾞｰ 部局・専攻

・氏名

海洋底探査センター・巽 好幸

当 該 年 度

研 究 員 数 ４人（学術研究員，学振特別研究員（DC1, DC2は除く），外国人招へい研究 員等）

外 部 資 金 獲 得 実 績

科学研究費補助金 17,850千円，受託研究経費 12,338千円，

奨学寄附金 400千円，その他（ 千円）

特許出願件数

２．構成員とその役割分担

氏 名 部局・専攻

巽 好幸 海洋底探査センター

島 伸和 理学研究科・惑星学専攻

荒川 政彦 理学研究科・惑星学専攻

吉岡 祥一 都市安全研究センター

中村 昭子 理学研究科・惑星学専攻

瀬戸 雄介 理学研究科・惑星学専攻

保井 みなみ 理学研究科・惑星学専攻 清杉 孝司 先端融合研究環

陰山 聡 システム情報学研究科・計算科学専攻

寺門 靖高 人間発達環境学研究科・人間環境学専攻 末廣 潔 海洋研究開発機構

廣瀬 敬 東京工業大学

小平 秀一 海洋研究開発機構 EVANS Robert

Lewington ウッズホール海洋研究所 MICHEL Patrick コートダジュール天文台 BARATOUX David トゥールーズ第三大学

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３．研究成果の概要等について

巽 好 幸 ： 巨 大 カ ル デ ラ 火 山 の 進 化

KOBECで 実 施 し た2回 の 探 査 航 海（ 反 射 方 地 震 探 査 とROVに よ る 試 料 採 取 ）の 結 果 か ら 、 鬼 界 カ ル デ ラ で ７ ３ ０ ０ 年 前 に 起 き た 巨 大 カ ル デ ラ 噴 火 に つ い て 、総 噴 出 量 を 正 確 に 求 め る こ と に 成 功 し た 。

島 伸 和 ： 海 洋 底 ダ イ ナ ミ ク ス の 研 究

背 弧 海 盆 で の 観 測 結 果 か ら 得 ら れ る 不 均 質 構 造 か ら 、背 弧 海 盆 で の 非 対 称 性 な 海 洋 底 拡 大 の 要 因 の 解 析 を 進 め た 。今 後 の 海 域 観 測 で の コ ア と な る 超 小 型 の 海 底 磁 力 計 の 開 発 を さ ら に 進 め て 、ほ ぼ 終 了 し た 。古 地 球 磁 場 変 動 の 記 録 を 地 磁 気 異 常 か ら 読 み 取 る デ ー タ 解 析 を 進 め た 。巨 大 カ ル デ ラ 噴 火 を 引 き 起 こ す マ グ マ 供 給 系 を 明 ら か に す る た め に 、海 域 に あ る 鬼 界 カ ル デ ラ 火 山 を 対 象 に し た 研 究 を さ ら に 進 め た 。具 体 的 に は 、練 習 船「 深 江 丸 」 を 利 用 し た 探 査 航 海 を 今 年 度 も2回 実 施 し 、 反 射 法 地 震 探 査 、 重 力 、 海 底 電 磁 場 な ど の 観 測 デ ー タ の 解 析 を 進 め た 。

荒 川 政 彦 ： 惑 星 衝 突 と 宇 宙 雪 氷 学 に 関 す る 実 験 的 研 究

惑 星 衝 突 に 関 す る 研 究 で は 、強 度 支 配 域 に お け る 小 惑 星 の 衝 突 破 壊 強 度 の サ イ ズ 依 存 性 を 実 験 的 に 調 べ た 。ま た 、重 力 支 配 域 に お け る 衝 突 破 壊 強 度 を 調 べ る た め 、模 擬 微 惑 星 と し て 石 膏 や 乾 燥 粘 土 に 対 す る 衝 突 破 壊 実 験 を 行 っ た 。ま た 、は や ぶ さ2のSCI衝 突 実 験 の 準 備 の た め 、弱 強 度 試 料 、粗 粒 レ ゴ リ ス 試 料 、雪 、多 孔 質 シ リ カ 層 等 へ の ク レ ー タ ー 形 成 実 験 を 行 っ た 。さ ら に 、多 孔 質 天 体 の ク レ ー タ ー 形 成 に 伴 う 衝 突 残 温 度 を 計 測 し た 。 一 方 、宇 宙 雪 氷 学 に 関 す る 研 究 で は 、土 星 リ ン グ 粒 子 の 反 発 係 数 、雪 の 圧 密 変 形 に 関 す る 構 成 方 程 式 を 実 験 的 に 調 べ た 。

吉 岡 祥 一 ： ヒ ク ラ ン ギ 沈 み 込 み 帯 に お け る 温 度 勾 配 ・ 脱 水 量 勾 配 の 空 間 分 布

時 間 依 存 の3次 元 熱 対 流 海 洋 プ レ ー ト 沈 み 込 み モ デ ル を 用 い て 、 ニ ュ ー ジ ー ラ ン ド 北 島 の ヒ ク ラ ン ギ 沈 み 込 み 帯 に お い て 、太 平 洋 プ レ ー ト の 沈 み 込 み に 伴 う 温 度 分 布 、含 水 量 分 布 、 脱 水 量 分 布 を 調 べ た 。 そ の 結 果 、 以 下 の よ う な 結 論 が 得 ら れ た 。

（ １ ） 深 部 低 周 波 微 動 と ス ロ ー ス リ ッ プ イ ベ ン ト の 発 生 が 確 認 さ れ て い る 地 震 学 的 に 活 発 なKapiti、Manawatu、Raukumaraを 含 む ベ ル ト 状 の 領 域 は 、 太 平 洋 プ レ ー ト の 沈 み 込 み 方 向 の 大 き な 温 度 勾 配 （4℃/km以 上 ） と 大 き な 脱 水 量 勾 配 （0.05 wt%/km以 上 ） を 示 す 領 域 と よ い 対 応 関 係 に あ る こ と が わ か っ た 。（ ２ ）中 央 ヒ ク ラ ン ギ と 南 部 ヒ ク ラ ン ギ に お け る プ レ ー ト 間 の ス ラ ブ 脱 水 量 勾 配 は 、 そ れ ぞ れ0.10 wt%/kmと 0.12 wt%/kmと 高 い 値 を 示 し た 。こ の こ と は ヒ ク ラ ン ギ 南 部 で 、よ り 高 い 間 隙 水 圧 を も た ら す こ と を 意 味 し て い る 。ス ラ ブ か ら の 脱 水 に 由 来 す る 流 体 は 、プ レ ー ト 間 に お け る 間 隙 流 体 圧 の 海 溝 軸 方 向 の 空 間 変 化 に 寄 与 し う る 。（ ３ ）Manawatu下 の 深 部 低 周 波 微 動 は 、 10 °C/km と い う 高 い 温 度 勾 配 と 0.2 wt%/kmと い う 高 い 脱 水 量 勾 配 で 発 生 し て い る 。 ヒ ク ラ ン ギ 下 の プ レ ー ト 間 地 震 は 含 水MORBの 相 転 移 と の 対 応 関 係 が よ い こ と が わ か っ た 。 本 研 究 成 果 は 、Suenaga et al. (J. Geophys. Res. Solid Earth, 2018 )と し て 発 表 し た 。

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中 村 昭 子 ： 多 孔 質 標 的 の 爆 薬 ク レ ー タ ー 形 成 実 験

弾 丸 の 衝 突 実 験 で は 実 現 で き な い 大 規 模 ク レ ー タ ー 実 験 に よ り 、多 孔 質 天 体 の ク レ ー タ ー 形 成 過 程 を 模 擬 す る こ と を 目 的 と し て 、昨 年 度 よ り 熊 本 大 学 パ ル ス パ ワ ー 科 学 研 究 所 に お い て 石 膏 の 爆 薬 ク レ ー タ ー 実 験 を 行 っ て い る 。今 年 度 は 、起 爆 に 用 い る 雷 管 の 効 果 を 調 べ る た め に 、 雷 管 の み 、 あ る い は 雷 管 と 少 量 の 爆 薬 で の ク レ ー タ ー 実 験 を 行 っ て 、 雷 管 が 予 想 以 上 に ク レ ー タ ー 形 成 に 影 響 を 及 ぼ し て い る こ と が わ か っ た 。今 後 、デ ー タ の 解 析 を 進 め て 、雷 管 の 影 響 を 定 量 的 に 評 価 し 、衝 突 ク レ ー タ ー と の 対 応 づ け を 進 め る 。

瀬 戸 雄 介 ： 惑 星 構 成 物 質 の 微 細 組 織 に 関 す る 鉱 物 学 ・ 結 晶 学 的 研 究

X線 ・ 電 子 線 結 晶 学 の 統 合 解 析 ソ フ ト ウ ェ ア の 開 発 に 取 り 組 み 、OpenGLテ ク ノ ロ ジ ー に よ る 結 晶 構 造 の 高 速 な 可 視 化 、ベ ー テ 法 に よ る 動 力 学 的 効 果 を 考 慮 し た 正 確 な 回 折 強 度 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 、 あ る い は2次 元 画 像 上 の 高 速 ス ポ ッ ト 検 出 お よ び マ ル カ ー ル 法 に よ る 高 精 度 な 関 数 フ ィ ッ テ ィ ン グ な ど が 可 能 と な っ た 。ま た 、太 陽 系 始 原 天 体 に お け る 水 質 変 質 過 程 を 解 明 す る た め に 、透 過 型 電 子 顕 微 鏡 を 用 い て 始 原 的 隕 石 中 の 水 質 変 質 組 織 を 観 察 し 、初 生 の 金 属 鉄 が 硫 化 物 や 層 状 ケ イ 酸 塩 鉱 物 に 変 化 し て い く プ ロ セ ス を 観 察 し た 。

保 井 み な み ： 小 天 体 の 衝 突 過 程 と テ ク ト ニ ク ス に 関 す る 実 験 的 研 究

小 天 体 の 衝 突 過 程 と テ ク ト ニ ク ス に 関 す る 研 究 と し て 、雪 の 変 形 実 験 及 び 粉 粒 体 の ク レ ー タ ー 形 成 実 験 を 行 っ た 。変 形 実 験 は 、雪 の 圧 密 過 程 を 調 べ る 実 験 手 法 を 確 立 し 、圧 密 速 度 に 対 す る 焼 結 度 、応 力 、温 度 依 存 性 を 明 ら か に し た 。ま た 、極 低 温 下 で の 雪 と 、粒 度 分 布 を も つ ビ ー ズ 層 へ の ク レ ー タ ー 形 成 実 験 を 行 っ た 。雪 の 場 合 は ク レ ー タ ー ス ケ ー ル 則 に 対 す る 温 度・焼 結 度 の 依 存 性 を 明 ら か に し 、ビ ー ズ 層 の 場 合 は ク レ ー タ ー サ イ ズ に 対 す る 粒 度 分 布 、 特 に 粗 粒 ビ ー ズ の 影 響 を 明 ら か に し た 。

清 杉 孝 司

噴 火 デ ー タ ベ ー ス の 解 析 に よ る 噴 火 頻 度 の 推 定

噴火データベースの解析では日本の地域ごとの記録特性を調査し、噴火の規模と頻度の関係をそ れぞれの地域で見積もった。その結果について執筆中の論文の進捗率は概ね60％である。

火 山 灰 移 流 拡 散 モ デ ル の 高 度 化

東 京 大 学 地 震 研 究 所 の 小 屋 口 剛 博 教 授 と 進 め て い る 火 山 灰 移 流 拡 散 モ デ ル の 高 度 化 に つ い て の 共 同 研 究 で は 、一 度 投 稿 し た 論 文 の 査 読 結 果 で 求 め ら れ た 大 幅 な 修 正 を ほ ぼ 終 え 、 再 投 稿 に 向 け た 論 文 の 執 筆 を 行 っ て い る 。

薩 摩 硫 黄 島 硫 黄 岳 に お け る 火 砕 流 堆 積 物 の 地 質 学 的 研 究 に 基 づ く リ ス ク 評 価

2018年9月 に 鹿 児 島 県 の 薩 摩 硫 黄 島 に お い て 野 外 調 査 を 実 施 し 、硫 黄 岳 で 約500年 前 に 起 こ っ た 火 砕 流 噴 火 の 噴 出 物 の 分 布 を 調 査 し た 。ま た 、神 戸 大 学 に 戻 っ た 後 、火 砕 流 堆 積 物 の 磁 化 方 位 を 測 定 し 、 火 砕 流 が 約580℃ 以 上 の 高 温 で あ っ た こ と を 明 ら か と し た 。 今 後 は 火 砕 流 の 体 積 を 推 定 し 、 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る リ ス ク 評 価 を 行 う 予 定 で あ る 。

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４．論文・著書

[論文]

巽 好幸, 7300年前に破局噴火を起こした鬼界カルデラに巨大溶岩ドームが成長, 科学, 88, 443-448, 2018.

浅野一平, 五井健登, 清杉孝司, 鈴木桂子, 巽 好幸, 三瓶火山溶岩ドームの形成過程, 火山, 63, 19-32, 2018.

Ogawa, K., T. Matsuno, H. Ichihara, K. Nakahigashi and N. Seama, A New Miniaturized Magnetometer System for Long-Term Distributed Observation on the Seafloor, Earth Planets Space, 70:111, doi:10.1186/s40623-018-0877-6, 2018.

Watanabe, S., Hirabayashi, M., Hirata, N., Hirata, N., Noguchi, R., Shimaki, Y., Ikeda, H., Tatsumi, E., Yoshikawa, M., Kikuchi, S., Yabuta, H., Nakamura, T., Tachibana, S., Ishihara, Y., Morota, T., Kitazato, K., Sakatani, N., Matsumoto, K., Wada, K., Senshu, H., Honda, C., Michikami, T.,

Takeuchi, H., Kouyama, T., Honda, R., Kameda, S., Fuse, T., Miyamoto, H., Komatsu, G., Sugita, S., Okada, T., Namiki, N., Arakawa, M., Ishiguro, M., Abe, M., Gaskell, R., Palmer, E., Barnouin, O.S., Michel, P., French, A.S.., McMahon, J.W., Scheeres, D.J., Abell, P.A., Yamamoto, Y., Tanaka, S., Shirai, K., Matsuoka, M., Yamada, M., Yokota, Y., Suzuki, H., Yoshioka, K., Cho, Y., Tanaka, S., Nishikawa, N., Sugiyama, T., Kikuchi, H., Hemmi, R., Yamaguchi, T., Ogawa, N., Ono, G., Mimasu, Y., Yoshikawa, K., Takahashi, T., Takei, Y., Fujii, A., Hirose, C., Iwata, Y., Hayakawa, M., Hosoda, S., Mori, O., Sawada, H., Shimada, T., Soldini, S., Yano, H., Tsukizaki, R., Ozaki, M., Iijima, Y., Ogawa, K., Fujimoto, M., Ho, T.-M., Moussi, A., Jaumann, R., Bibring, J.-P., Krause, C., Terui, F., Saiki, T., Nakazawa, S. and Tsuda, Y.（国際共著）, Hayabusa2 arrives at the carbonaceous asteroid 162173 Ryugu—A spinning top–shaped rubble pile, Science, doi:10.1126/science.aav8032, 2019.

Watanabe, S., Hirabayashi, M., Hirata, N., Hirata, N., Noguchi, R., Shimaki, Y., Ikeda, H., Tatsumi, E., Yoshikawa, M., Kikuchi, S., Yabuta, H., Nakamura, T., Tachibana, S., Ishihara, Y., Morota, T., Kitazato, K., Sakatani, N., Matsumoto, K., Wada, K., Senshu, H., Honda, C., Michikami, T.,

Takeuchi, H., Kouyama, T., Honda, R., Kameda, S., Fuse, T., Miyamoto, H., Komatsu, G., Sugita, S., Okada, T., Namiki, N., Arakawa, M., Ishiguro, M., Abe, M., Gaskell, R., Palmer, E., Barnouin, O.S., Michel, P., French, A.S.., McMahon, J.W., Scheeres, D.J., Abell, P.A., Yamamoto, Y., Tanaka, S., Shirai, K., Matsuoka, M., Yamada, M., Yokota, Y., Suzuki, H., Yoshioka, K., Cho, Y., Tanaka, S., Nishikawa, N., Sugiyama, T., Kikuchi, H., Hemmi, R., Yamaguchi, T., Ogawa, N., Ono, G., Mimasu, Y., Yoshikawa, K., Takahashi, T., Takei, Y., Fujii, A., Hirose, C., Iwata, Y., Hayakawa, M., Hosoda, S., Mori, O., Sawada, H., Shimada, T., Soldini, S., Yano, H., Tsukizaki, R., Ozaki, M., Iijima, Y., Ogawa, K., Fujimoto, M., Ho, T.-M., Moussi, A., Jaumann, R., Bibring, J.-P., Krause, C., Terui, F., Saiki, T., Nakazawa, S., Tsuda, Y.（国際共著）, High porosity nature of the top-shape C-type asteroid 162173 Ryugu as observed by Hayabusa2, Proceedings of Lunar and Planetary Science Conference, 50, 1265, 2019.

Sakatani, N., Ogawa, K., Arakawa, M. and Tanaka, S., Thermal conductivity of lunar regolith simulant JSC-1A under vacuum, Icarus, 309, 13-24, 2018.

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Suenaga, N., Yoshioka, S., Matsumoto, T. and Ji, Y., Two-dimensional thermal modeling associated with subduction of the Philippine Sea plate in southern Kyushu, Japan, Tectonophysics, 723, 288-296, 2018.

Suenaga, N., Ji, Y., Yoshioka, S. and Feng, D. （国際共著）, Subduction thermal regime, slab dehydration, and seismicity distribution beneath Hikurangi based on 3-D simulations, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 123, 4, 3080-3097, 2018.

Ji, Y., Yoshioka, S., Manea, V.C., Manea, M. and Suenaga, N.（国際共著）, Subduction thermal structure, metamorphism and seismicity beneath north-central Chile, Journal of Geodynamics,

doi:10.1016/j.jog.2018.09.004, 2018.

Ganino, C., Libourel, G., Nakamura, A.M., Jacomet, S., Tottereau, O. and Michel, P.（国際共著）, Impact-induced chemical fractionation as inferred from hypervelocity impact experiments with silicate projectiles and metallic targets, Meteoritics & Planetary Science, 53, 2306-2326, 2018.

Wada, K., Grott, M., Michel, P., Walsh, K. J., Barucci, A.M., Biele, J., Blum, J., Ernst, C.M., Grundmann, J.T., Hagermann, A., Hamm, M., Jutzi, M., Kim, M.-J., Kührt, E., Corre, L.L., Libourel, G.,

Lichtenheldt, R., Maturilli, A., Messenger, S.R., Michikami, T., Miyamoto, H., Mottola, S., Müller, T., Nakamura, A.M., Nittler, L.R., Ogawa, K., Okada, T., Palomba, E., Sakatani, N., Schröder, S., Senshu, H., Takir, D., Zolensky, M.E. and International Regolith Science Group (IRSG) in

Hayabusa2 project（国際共著）, Asteroid Ryugu before the Hayabusa2 encounter, Progress in Earth and Planetary Science, 5, 82, 2018.

Omura, T. and Nakamura, A.M., Estimating the porosity structure of granular bodies using the

Lane-Emden equation applied to laboratory measurements of the pressure-density relation of fluffy granular samples, The Astrophysical Journal, 860, doi:10.3847/1538-4357/aabe81, 2018.

Nagaashi, Y., Omura, T., Kiuchi, M., Nakamura, A.M., Wada, K. and Hasegawa, S., Laboratory Experiments on Agglomeration of Particles in a Granular Stream, Progress in Earth and Planetary Science, 5, 52, 2018.

Nishihara, Y., Ohuchi, T., Kawazoe, T., Seto, Y., Maruyama, G., Higo, Y., Funakoshi, K., Tange, Y. and Irifune, T., Deformation-induced crystallographic-preferred orientation of hcp-iron: An experimental study using a deformation-DIA apparatus, Earth and Planetary Science Letters, 490, 151-160, 2018.

Kayama, M., Tomioka, N., Ohtani, E., Seto, Y., Nagaoka, H., Götze, J., Miyake, A., Ozawa, S., Sekine, T., Miyahara, M., Tomeoka, K., Matsumoto, M., Shoda, N., Hirao, N. and Kobayashi, T.（国際共著）, Discovery of moganite in a lunar meteorite as a trace of H2O ice in the Moon’s regolith, Science Advances, 4, doi:10.1126/sciadv.aar4378, 2018.

Bradák, B., Seto, Y., Hyodo, M. and Szeberényi, J.（国際共著）, Relevance of ultrafine grains in the magnetic fabric of paleosols, Geoderma, 330, 125-135, 2018.

[著書]

島伸和, 第7章地球内部の地球物理学的構造 7.5海洋性地殻、「図説地球科学の事典」、鳥海光弘

・入舩徹男・岩森光・ウォリスサイモン・小平秀一・小宮剛・阪口秀・鷺谷威・末次大輔・

中川貴司・宮本英昭 (編), 朝倉書店, 2018.

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５．関 連 活 動 及 び 特 記 事 項

（ １ ） 受 賞

平 成30年 度 神 戸 大 学 学 長 表 彰

（ 授与機関名： 神 戸 大 学 ， 対 象 研 究 テ ー マ ： 鬼 界 海 底 カ ル デ ラ 探 査 ）

受 賞 者 名 ： 鬼 界 海 底 カ ル デ ラ 探 査 チ ー ム(代 表 者:巽 好 幸) 受 賞 年 月 ： 平 成30年10月

（ ２ ） 研 究 集 会 の 開 催

○研究集会名：9th Workshop on Catastrophic Disruption in the Solar System (CD9) 「太陽系の衝突破 壊に関する国際研究集会」

開催日：2018年5月14-17日 場所：生田神社会館

○研究集会名：第14回衝突研究会研究集会「天体の衝突物理の解明 (XIV) ～探査機はやぶさの成 果と挑戦：初号機から２号機へ～」

主催団体がある場合は主催団体：

開催日：2018年12月17-19日

場所：統合研究拠点 惑星科学研究センター 及び コンベンションホール

（ ３ ） そ の 他 ，研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 活 動 と 関 連 の あ る 特 記 事 項

【 広 報 】 （ 取 材 な ど ）

巽 好 幸 ： 一 般 向 け 講 演 １ ０ 回 、 マ ス コ ミ 取 材 多 数 。

島 伸 和 ：2019.1.17 MBS「VOICE」【真相R】なぞの大阪湾断層 荒 川 政 彦 ：

2018.6.14 神 戸 新 聞 3億 キ ロ 先 で 物 質 採 取 探 査 機 の 到 着 心 待 ち の 教 授 2019.2.21 朝 日 新 聞 亡 き 研 究 者 の 夢 「 リ ュ ウ グ ウ 」 へ

2019.3.18 「 ニ ュ ー ス ウ ォ ッ チ9」(NHK総 合 テ レ ビ)の「 は や ぶ さ2 次 の 挑 戦 人 工 ク レ ー タ ー を つ く れ ！ 」

吉 岡 祥 一 ：

2018.7.23 Academist Journal「 地 震 の 本 質 に 迫 れ る か ？ “ゆ っ く り 滑 る”ス ロ ー 地 震 と は 」https://academist-cf.com/journal/?p=8015