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

2021 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, 研究員 (10751191)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 活断層 / 摩擦試験 / 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3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，令和2年度に実施した高速摩擦試験後の試料の薄片加工とその観察を実施した。
令和2年度の実験では，石英・黒雲母・斜長石の3種類の鉱物の標準試料を，割合を変えて混合したものを断層ガウジの模擬試料として用い，複数のパターンの高速摩擦試験を行った。この試験後の試料を母岩ごと回収したものを薄片に加工し，偏光顕微鏡による組織観察を実施したところ，一部の試料のガウジ中に，CCA様の組織が生じていることが明らかになった。具体的には，断層ガウジの模擬試料の組成が（1）斜長石のみ，（2）石英・黒雲母・斜長石の3種類，（3）石英と斜長石の2種類の場合に，鉱物片の周囲を黒色の組織が取り囲むCCA様の組織がみられた。一方，（4）斜長石と黒雲母の2種類を混合したものを模擬の断層ガウジとして試験を行ったケースについては，CCA様組織はみられなかった。
令和3年度にはさらに，これらの薄片試料について走査型電子顕微鏡を用いたより詳細な組織観察や化学分析を行い，CCAの形成条件について考察を進めたいと考えていた。しかし，新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響を受け，当初予定していた出張が困難な状況となり，実施には至らなかった。そのため，本研究はさらに1年度の補助事業期間延長を申請した。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

令和3年度においては，薄片試料について，走査型電子顕微鏡を用いたより詳細な組織観察や化学分析を行うための出張を予定していたが，新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響を受け，出張を断念せざるを得ない状況となり，当初計画通りに研究活動を実施することができなかったため，遅れが生じている。

Strategy for Future Research Activity

遅れを挽回するため，令和3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，令和3年度に薄片に加工した高速摩擦試験の試料について，より詳細な組織観察・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。その結果を踏まえ，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

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4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。