Evaluation of coseismic fluid and melt processes in earthquake faults by geochemical and petrological analyses

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H04066
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 石川 剛志 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 研究所長 (30270979)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 地震 / 断層 / 地球化学 / 流体岩石相互作用 / 摩擦溶融

Outline of Annual Research Achievements

地震時に断層内で生じる流体岩石相互作用および摩擦溶融を、断層岩の地球化学的・岩石学的解析により定量的に評価する手法を構築する目的で、以下の研究を行った。
(1) 過去の分析により地震時に350℃以上の高温流体岩石相互作用が生じたことが分かっているコディアック付加体中の断層岩および母岩についてホウ素同位体分析を行った。これまで得られた主成分・微量元素濃度、ホウ素・リチウム・ストロンチウム・ネオジム・鉛同位体比のデータを統合した解析により、主として下盤プレートの海洋地殻玄武岩から放出された流体がプレート境界断層を流れており、地震時に350℃以上で断層岩と相互作用したことが結論された。成果は国内の学会で発表した。
(2)過去の研究により地震時に摩擦溶融と流体岩石相互作用の両方が起こったことが判明している高知・久礼の上部白亜紀四万十付加体中の断層岩・母岩について微量元素分析を行った。昨年度までに確立した摩擦溶融の地球化学的解析法を適用することで、摩擦溶融の効果を明確化することに成功した。また、断層中軸部の一部にそれとは別に流体の影響が記録されていることを確認できた。
(3)四万十帯延岡衝上断層の断層岩についても微量元素分析に基づく解析を行った。その結果、地震イベントが起こった後、250～350℃程度の高温流体が上昇してきて断層岩と相互作用したことが明らかとなった。成果は論文として発表した。
(4) 断層試料の分析に用いる高精度ホウ素同位体分析法を炭酸塩の分析に転用した成果を論文として発表した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The state of stress on the fault before, during and after a major earthquake (2020)
  • Author(s): Brodsky, E. E., Mori, J. J., et al. (including Ishikawa, T.)
  • Journal Title: Annual Reviews in Earth & Planetary Sciences Volume: 48 Pages: 2.1-2.26
  • DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-053018-060507
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Postseismic fluid discharge chemically recorded in altered pseudotachylyte discovered from an ancient megasplay fault: an example from the Nobeoka Thrust in the Shimanto accretionary complex, SW Japan (2019)
  • Author(s): Hasegawa, R., Yamaguchi, A., Fukuchi, R., Hamada, Y., Ogawa, N., Kitamura, Y., Kimura, G., Ashi, J. and Ishikawa, T.
  • Journal Title: Progress in Earth and Planetary Science Volume: 6 Pages: 36
  • DOI: https://doi.org/10.1186/s40645-019-0281-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Equatorial Pacific seawater pCO2 variability since the last glacial period (2019)
  • Author(s): Kubota, K., Yokoyama, Y., Ishikawa, T., Sagawa, T., Ikehara, M., and Yamazaki, T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 13814
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-49739-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Kodiak付加体のアルバイトを伴う黒色断層岩の起源：地球化学分析からの制約 (2019)
  • Author(s): 石川 剛志, 山口 飛鳥
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] コディアック付加体のプレート境界断層岩の形成に寄与した流体の起源 (2019)
  • Author(s): 石川 剛志, 山口 飛鳥
  • Organizer: 2019年度日本地球化学会年会
• [Presentation] Origin of frictional melt in the Jurassic accretionary complex of the Mino Belt on the basis of trace element and isotope analysis (2019)
  • Author(s): 尾澤 ちづる、石川 剛志、氏家 恒太郎
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [Presentation] Geochemical evidence for source materials of frictional melt: an example from the pseudotachylyte in the Jurassic accretionary complex, central Japan (2019)
  • Author(s): Chizuru Ozawa, Tsuyoshi Ishikawa and Kohtaro Ujiie
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 堆積物中の有孔虫化石の高精度分析から読み解く大気・海洋間の炭素交換
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/kochi/j/news/20191031.html