2015 Fiscal Year Annual Research Report
岩石変形実験による地殻の力学物性の解明：流体の影響
| Project Area | Crustal dynamics-Unified understanding of intraisland deformation after the great Tohoku-oki earthquake- |
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| Project/Area Number |
26109005
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
清水 以知子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40211966)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平内 健一 静岡大学, 理学研究科, 助教 (10633290)
高橋 美紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 活断層・火山研究部門, 研究員 (40470033)
武藤 潤 東北大学, 高度教養教育・学生支援機構, 助教 (40545787)
大橋 聖和 山口大学, 理学部, 講師 (70615525)
星野 健一 広島大学, 理学研究科, 准教授 (80190198)
中谷 正生 東京大学, 地震研究所, 准教授 (90345174)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 断層 / 応力 / 摩擦 / 変形実験 / 沈み込みプレート境界 / 下部地殻 / 流体 / レオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
断層強度と下部地殻・マントルの非弾性変形を明らかにするために、以下の研究を進めた。
（1）B01班の採取した中央構造線試料のうち、比較的新しい断層ガウジ2試料について地下の温度圧力条件で摩擦実験を実施した。摩擦係数は膨潤性粘土の含有量に応じた低い値 (0.15～0.27) を示し、高間隙水圧下でより低くなる傾向がみられた。A02班とともに跡津川断層系周辺地域を踏査し，活断層の存在が知られていない地域において多数の中・小規模断層を見出した。応力インバージョンの結果は現在の応力配置に調和的な向きを示す。炭質物の熱熟成度を示す空中反射率を用いた断層温度計を開発した。
（2） アタカマ断層系（チリ）の調査および採集試料の分析と熱力学データを用いたシミュレーションにより，断層末端に分布する裂罅先端の進展方向と裂罅中の溶液の移動方向と流量を解析した。
（3）沈み込み帯の地震発生帯深部における変形摩擦物性を調べるために、高温高圧の熱水条件下（～300 MPa, ～700℃）で大変位摩擦試験を行なうための回転式摩擦試験機の設計を進めた。また超低速での試験を高精度で行うための技術的検討を行なった。沈み込み帯深部での岩石・流体相互作用がプレート境界強度に与える影響を評価するため、カンラン岩ガウジの熱水摩擦すべり実験を行温度500℃ 封圧1GPaで行ない、加水反応の進行に伴なう顕著な歪軟化を見いだした。EBSD法によって高圧変成岩中の石英の結晶粒径の変化を精密に解析し、過去の沈み込み帯プレート境界断層深部の差応力を見積もった。
（4）下部地殻・マントルの変形特性を解明するため、ガス圧式高温高圧試験機の高温化を目的として、ヒーター・音調回路の改良を行なった。固体圧試験機の応力の較正則を構築した。斜長石のレオロジーにおける水の効果を定量するために、無水の人工アノーサイト多結晶体をもちいて軸圧縮実験を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通り、天然断層の摩擦実験を開始し、予察的データを取得することができた。また下部地殻物質の高温高圧変形実験も開始した。新規の回転摩擦実験装置については、本体フレームの設計がほぼ終了した。一方、目標としたガス圧式変形試験機の改良による 1000℃以上の高温領域にはまだ達しておらず、油圧式変形試験機や内燃式ガス圧装置(HIP) による実験は十分行えなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り、天然断層の摩擦特性を実験条件を広げてさらに詳しく解析するとともに、プレート境界物質や下部地殻物質などの含水条件での高温高圧変形実験を進める。ガス圧試験機の改良ヒーターを試験し、1000℃以上の高温領域を達成する。熱水下の音波透過率については、当初計画した油圧式試験機を用いることが適切ではないと判断し、新規装置にこの機能を組み込む。
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Research Products
(20 results)
