2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12440136
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
嶋本 利彦 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20112170)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下林 典正 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70235688)
山路 敦 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (40212287)
小畑 正明 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20126486)
清水 以知子 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40211966)
堤 昭人 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90324607)
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| Keywords | 岩石の変形 / 化学反応 / 侵透率 / 流体循環 / 間隙水 / 高速摩擦 / 断層岩 / 地震 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は,ガス圧式高温高圧変形・透水試験機を用いて,間隙流体を媒介とした溶解・移動・化学反応・析出現象が岩石のレオロジー的性質に与える影響について実験的に調べることである.研究対象としては,流体と地震発生の関係を調べる上で重要な断層岩(断層帯を構成する岩石)を選んだ.本年度は,流体循環・化学反応などを規定する浸透率(N^2 gas permeability)の測定を,中央構造線・野島断層・根尾谷断層・神縄断層・柳ヶ瀬断層でおこない,各断層帯の浸透率構造を学会で報告した,測定方法としては,初年度以来の間隙圧振動法に加えて,簡便な流量法を開発して併用した.本研究の開始時点では,断層帯の内部構造と浸透率構造を調べた研究は世界でも数例しかなかったが,本研究では上記の断層から採取した約400試料について数1,000の浸透率の測定値を得た.その結果,浸透率構造は断層ごとに多様であることが明らかになった.とくに,地震発生時の断層運動に伴って発生した摩擦熱を間隙流体が吸収して間隙圧が上昇し,断層の抵抗を減らして地震の発生過程に大きな影響を与える可能性が古くから指摘されている(thermal pressurization).この効果が有効に働くためには断層帯の浸透率が低くて上昇した間隙圧が断層帯に保持される必要があるが,本研究の結果は,断層帯の浸透率がthermal pressurizationが有効に作用するかどうかの境界付近で相当にばらつくことを示している.断層帯の浸透率構造の多様性を把握するためには,より多くの断層を検討する必要がある.また本研究では,浸透率と断層岩の組織の関係,これまでほとんど報告されていない断層岩の貯留係数の測定,破断面沿いの流体移動の測定をおこなった.さらに,足柄層群の地表サンプルを用いて有効圧サイクル試験をおこない,堆積岩の地下深部における透水係数と間隙率を推定する方法を考案した.次年度(最終年度)は,透水係数の測定を高温条件下でおこなうとともに,変形中の化学反応のモニタリングと水中のイオン拡散係数の測定をおこなって,本研究を完了したい.
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[Publications] Shimamoto, T., Lin, A.: "Is frictional melting equilibrium or non-equilibrium melting?"Jour. Structural Geology. 24(印刷中). (2002)
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[Publications] Wibberley, C.A.J., Shimamoto, T.: "Internal Structure and permeability of major strike-slip fault zone : the Medium Tectonic Line in Mie Prefecture, southwest Japan"Jour. Structual Geology. 24. (2002)
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[Publications] Lin, A., Shimamoto, T.et al.: "Comparative study of cataclastic rocks from a drill core and outcrops of the Nojima fault zone on Awaji Island, Japan"The Island Arc. 10. 368-380 (2001)
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[Publications] Tsutsumi, A., Shimamoto, T.et al.: "Near-shore flow velocity of southwest-Hokkaido-earthquale tsunami"Jour. Waterway, Port and Coastal and Ocean Engineering, ASCE. 126. 136-143 (2000)
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[Publications] 溝口一生, 廣瀬丈洋, 嶋本利彦: "野島断層の透水性構造-兵庫県津名郡北淡町舟木露頭の解析"月刊地球・号外. 31. 58-65 (2000)
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[Publications] Shimizu, I.: "Earthquake Thermodynamics and Phase Transformation in the Earth's Interior, edited by R.Teissevre and E.Maiew ski, Academic Press"Nonequilibrium thermodynamics of nonhydrostatically stressed solids. 81-102 (2001)
