2001 Fiscal Year Annual Research Report
地震性破壊に起因する岩石-流体反応の解析-断層帯の物質枠組みの成立過程-
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13440134
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 秀実 東京大学, 大学院・理学系研究科, 講師 (40236625)
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| Keywords | 岩石-流体反応 / フリーラジカル反応 / BET法 / pH / 石英 / 破壊実験 |
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| Research Abstract |
今年度の本研究課題では、ラジカル反応の定量的測定を実施可能にする実験枠組みの確立とその枠組みを用いての常温ラジカル反応素過程の解析を主要なテーマとして実施した。単鉱物(石英)と純水の系での破壊振謡実験を、大気とアルゴン雰囲気の2通りの系で行い、破壊粒子の表面積をBET法で、反応により生成された水素イオンをpHでそれぞれ定量した。実験条件として希薄溶液を使用したことから、水素イオン濃度は活量係数1として、pH値から直接計算した。振謡については、新たに振謡装置を設計、製作し振謡回数と破壊粒径の関係を一定に保つようにした。それぞれの測定方法で安定した定量解析結果が得られることが確認された。大気雰囲気とアルゴン雰囲気下の破壊実験ともに、'粒子の破壊表面積の壮大に伴う水素イオン濃度の顕著な低下が確認された。粒子と破壊表面の間のラジカル反応は、表面積の1.5から1.8乗に比例していることが明らかになった。生成された水素イオンすべてラジカル反応によって生成されるとみなした場合、石英の破壊表面積中の約1%が反応に関与していることになる。破壊表面積と水素イオン生成量がn>1のベキ乗になることを考えあわせると、我々の実験条件よりも流体岩石比が著しく小さい石英に富む地下深部では、強い酸が生成される可能性が高い。
大気雰囲気とアルゴン雰囲気では、後者の初期水素イオン濃度が若干高いものの、最終的な水素イオン濃度に相違は見られなかった。大気中の二酸化炭素の溶解がpHの初期値に相違を与える原因であると考えられ、このことがあきらかになることで実験誤差の正確な見積もりが可能となった。
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[Publications] H.Tanaka, D.Lockner: "Evidence of H+ ion generation by free radical reactoins between newly fractured quartz and pure water : A possible source of asidic solution associated with seismic events"Journal of Geophysical Research. (in press).
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[Publications] 猿渡和子, 亀田純, 田中秀実: "破壊岩石表面-水の反応経路"陸域地震の震源域を探る-つくばワークショップ論文集. 25-35 (2001)
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[Publications] Jun Kameda, Hiroaki Matsugi, Hidemi Tanaka: "Occurrences of Pseudotachylite obtained from the Nojima fault at Nojima Hirabayashi, asaji islan, Japan"Jour. Geol. Soc. Jpn. (in press).
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[Publications] Jun Kameda, Kazuko saruwatari, Hidemi Tanaka: "Relationship between new surface area created by crushing quartz crystals in pure water and amounts of hydrogen ions generated by free radical reactions"Earth, Planet, Space. (in press).
