断層の活動性評価のための高速摩擦試験と鉱物・化学分析の高精度化に関する研究

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K13977
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 清水 麻由子 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 核燃料・バックエンド研究開発部門 東濃地科学センター, 研究職 (10751191)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 活断層 / 摩擦試験 / EPMA / clay-clast aggregate / CCA

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，断層内物質の模擬試料と天然に存在する断層岩，及び断層運動を模擬した高速摩擦試験によって人工的に破壊させた岩石の物理的・化学的性質を，鉱物・化学分析，顕微鏡観察等により解明することで，断層の活動性評価の鍵となるような特徴（鉱物・化学組成の変化や変形組織等）を的確に捉えることを目的とする。
令和2年度は，平成30年度に高速摩擦試験後の試料の一部においてガウジ中に形成が確認されたclay-clast aggregate（CCA）の形成条件に制約を与える目的で，新たに実験条件を設定して高速摩擦試験を行った。
前回（平成30年度）の高速摩擦試験では，石英と黒雲母の標準試料を混合したものを断層ガウジの模擬試料として用いたが，今回は斜長石の標準試料も用意し，これら3種類を混合したもの，斜長石と石英，斜長石と黒雲母をそれぞれ混合したものも模擬の断層ガウジとして用いた。斜長石は，花崗岩中では基本的に黒雲母より量比が大きく，また天然では風化により粘土鉱物となり得る鉱物である。そのため，花崗岩中の断層を想定した場合，斜長石を模擬のガウジに添加することによって，CCA形成における粘土鉱物生成の影響を捉えられる可能性がある。今回の実験では，ガウジを挟む岩石（母岩）は全て花崗岩とし，回転速度は地震性すべりを想定し1 m/s，軸圧は前回の実験でCCAが形成された場合と同じ3 MPaとした。
本年度はさらに，実験後の試料を薄片に加工したうえで組織観察や化学分析を行い，CCAの形成条件の考察を進めたいと考えていた。しかし，年度途中での研究代表者の異動や新型コロナウイルス感染拡大の影響により，当初予定していた試料の組織観察や化学分析の実施には至らなかった。そのため，本研究は1年間の研究期間延長を申請した。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

令和2年度途中の機関内部署異動により，当初予定していた本研究に対するエフォートの確保が難しい状況となった。また，異動に伴う研究環境の変化により，試料の加工や化学分析を実施する際は，機関内の他拠点への出張が必要となったが，新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴い出張を断念せざるを得ず，当初計画に対して遅れが生じている。

Strategy for Future Research Activity

遅れを挽回するため，令和2年度に補助事業期間延長申請を行い，研究期間を1年度延長した。今後は，本年度実施した高速摩擦試験の試料の加工と組織観察・化学分析を実施し，斜長石を含む模擬ガウジにおける組織変形や化学的変化を明らかにする。その結果も踏まえ，CCAの形成条件に制約を与えることに主眼を置いて考察を進める。

Causes of Carryover

機関内部署異動や新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響を受け，当初の計画通りに観察・分析を実施できなかったため，次年度使用額が生じた。次年度使用額は，令和3年度において，観察・分析のための旅費や，消耗品の購入費として使用する予定である。