岩石ー水反応による地殻応力発生機構とその時間発展の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Crustal dynamics-Unified understanding of intraisland deformation after the great Tohoku-oki earthquake- |
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| Project/Area Number |
15H01136
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
宇野 正起 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (50748150)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 反応誘起応力 / 反応誘起歪 / 岩石ー水反応 / 反応速度 / 塑性変形 / 反応表面積 / 反応誘起割れ / 脆性破壊 / 物質移動 / 岩石―水反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は岩石ー水反応における反応誘起歪のモデル化をするために，多結晶体の反応誘起歪と反応速度，空隙閉塞の時系列変化を実験的に探索した．その結果，反応誘起歪の律速過程が明らかになり，反応誘起歪の時系列変化をモデル化することができた．
差応力下での反応誘起歪は，高差応力ほど反応誘起歪が抑制されることが観察された．この歪みー時間変化は，静水圧下での膨張と溶解沈殿クリープのたし合わせで表されることが分かった．一方，静水圧下での反応誘起歪は，反応速度に一定の比で比例することが観察され，反応誘起歪は反応速度に決定されることが分かった．
多結晶体の反応速度は，単結晶の反応速度より有意に遅いことが観察された．これは，反応ともなう空隙閉塞により，実効的な反応表面積が減少することで律速されていると考えられる．様々な初期空隙率のサンプルに対して実験を行うと，反応表面積ー空隙率に一定の関係が見出され，ある臨界空隙率で急激に反応表面積が減少することが明らかになった．
以上の結果から，反応表面積ー空隙率をシグモイド関数で表現することで，静水圧下での反応誘起歪・反応速度・空隙率の時系列変化をモデル化することができた．さらに，差応力化での反応誘起歪は，静水圧下での反応誘起歪みと溶解沈殿クリープのたし合わせでモデル化することができた．
以上より，吸水反応による岩石の力学挙動は，反応速度と変形速度の競合に支配されること，反応速度は反応表面積ー空隙率関係に支配されることが明らかになった．天然のマントルや地殻における吸水反応では，表面反応速度は非常に早く，反応表面への流体のアクセスが十分な系では，測地学的歪み速度より有意に早い反応誘起歪み速度が予測される．従って，マントル・地殻岩石における反応表面積ー空隙率関係が，岩石ー水反応時の力学挙動に重要である．
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Contrasting geochemical signatures of Devonian and Permian granitoids from the Tseel terrane, SW Mongolia2016
Author(s)
Burenjargal, U., Okamoto, A., Tsuchiya, N, Uno, M., Horie, K., Hokada, T.
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Journal Title
Journal of Geosciences
Volume: 61
Pages: 51-66
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Hydrogeological responses to incoming materials at the erosional subduction margin, offshore Osa Peninsula, Costa Rica2015
Author(s)
Kameda, J., Harris, R.N., Shimizu, M., Ujiie, K., Tsutsumi, A., Ikehara, M., Uno, M., Yamaguchi, A., Hamada, Y., Namiki, Y., Kimura, G.
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Journal Title
Geochemistry, Geophys. Geosystems
Volume: 16
Issue: 8
Pages: 2725-2742
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Geochemistry of accreted metavolcanic rocks from the Neoproterozoic Gwna Group of Anglesey-Lleyn, NW Wales, U.K: MORB and OIB in the Iapetus Ocean2015
Author(s)
Saito, T., Uno, M., Sato, T., Fujisaki, W., Haraguchi, S., Li, Y., Sawaki, Y., Yamamoto, S., Maruyama, S.
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Journal Title
Tectonophysics
Volume: 662
Pages: 243-255
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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