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独立行政法人海洋研究開発機構理事地球深部探査センター長平朝彦

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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

巨大地震発生帯への掘削

ー「ちきゅう」の挑戦ー

独立行政法人

海洋研究開発機構

理事

・

地球深部探査センター長

平朝彦

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2 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

深海巡航探査機

「うらしま」

潜水調査船

「しんかい6500」

連続航行記録317km

自律型巡航探査機の

世界記録樹立

有人潜水船としての

最大潜航深度

世界第１位

地球深部探査船

「ちきゅう」

地球シミュレータ

世界最大・最高性能

科学掘削船

世界トップクラス性能

超並列型スーパー

コンピュータ

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

高知

コア

研究所

むつ研究所

横浜研究所

横須賀本部

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5 プレートテクトニクス

大陸地殻

大陸プレート

最上部マン

ト

ル

花崗岩質層

玄武岩質層

マグマ

マントル

海洋地殻

（玄武岩質層）

中央海嶺

海洋

プレート

枕状溶岩

海溝

堆積物

プレート境界

地震発生帯

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6 四国四万十帯

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Taira et al. (1992) より

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8

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10 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）

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11 A

B

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

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12 B

A

C

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

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13 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

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14 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）

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15 高知県甲浦の砂岩層リップルマーク

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16 砂岩岩脈（高知県行当岬）

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17 海底すべり堆積物（高知県室戸市黒耳）

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18 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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20 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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23 掘削能力

最大稼働水深ドリルストリング長サブシーシステム 21インチライザー噴出防止装置（ BOP ）

主要目

全長幅深さ高さ（水面から）喫水（計画満載）総トン数最大搭載人員航海速力 210 m 38 m 16.2 m 約112 m 9.2 m 約 57,100トン 150人約10ノット 2,500 m （将来 4,000 m ） 10,000 m （将来 12,000 m ） 2,500 m ( 将来 4,000 m )

「ちきゅう」の主な仕様

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27 「ちきゅう」船尾に搭載されたライザーパイプ

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29 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

共同施設としての分析機能

IODPの保管及び１次分析機能

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

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31 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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32 南海トラフ域の地震活動

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34 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

◆ ゆっくりすべり対高速すべり

◆ リアルタイム地震速報の高度化

◆ 地震予知（？）

⇒

掘削による試料

⇒

掘削孔の観測

⇒

海底ネットワーク

の掘削孔観測

⇒

総合的アプローチ

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35 南海トラフ地震発生帯掘削計画

Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment

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

新宮市から南東沖60km~140km

新宮市

略称

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36

・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。 #314 #315 #316 共同首席研究者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）それぞれの研究行動における日本人研究者

平成19年度「ちきゅう」の南海掘削

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37 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）

Science（2007）に発表

海底地形図

三次元地下構造

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38 南海掘削実施計画

Science（2007）に発表

● 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

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39 「ちきゅう」船上の研究風景

(40)

40 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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41 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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42 採取されたコア試料

“

ベイン構造”

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43 熊野海盆のメタンハイドレート

（C0002サイト）

地震探査の断面と

掘削孔C0002の位置

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)。

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44 南海掘削ステージ1：まとめ

津波の発生

伸張領域

圧縮領域

砂層中に

メタンハイドレート存在

BSR（メタンハイドレート

の下限反射面）

巨大分岐断層

前部デコルマ面

プレート

沈み込み

C0002

C0001 C0004

C0006

分岐断層境界試料採取プレート境界断層試料採取

三次元地下構造イメージング

広域応力場

メタンハイドレート

＜主要データ＞

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45 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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46 「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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47 「ちきゅう」号をよろしく

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

参考図書

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 独立行政法人海洋研究開発機構理事 地球深部探査センター長 平朝彦