2019 Fiscal Year Annual Research Report
稍深発地震とスロースリップに対する超臨界水の効果：放射光その場観察実験による検証
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19H00722
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
大内 智博 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 講師 (60570504)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西原 遊 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (10397036)
河野 義生 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (20452683)
雷 興林 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究グループ長 (70358357)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | スラブ内地震 / スロースリップ / 超臨界水 / AE / サイレント地震 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、深さ30-300 kmの沈み込むプレート（スラブ）内部にて発生するスラブ内地震や、その直上にて発生するスロースリップ現象が、超臨界水によって誘発されるのか（あるいは抑制されるのか）どうかを実験的に明らかにすることを目的としている。そこで本年度では、まずスラブ内浅部の温度圧力条件下（1-3 GPa, 500-1000℃）における含水ハルツバーガイト（カンラン石＋斜方輝石多結晶体）の変形実験をSPring-8にて行った。その結果、ハルツバーガイト試料中に水性流体が存在する場合には、微小破壊音（AE）をほとんど伴わずに断層形成に至ることが明らかとなった。なお、高圧下にて試料を取り囲む圧力媒体からは水性流体の有無に関わらずAEの発生が確認された。一方、試料中に水性流体が存在しない場合では、断層形成とすべりの一連の過程においてAEが発生することが確認された。以上の結果より、系に水性流体が存在するではAEの発生を伴わない断層すべり（サイレント地震）が起きると結論できる。微細組織観察の結果、断層沿いのガウジに含水鉱物（タルク）が形成されていることが確認されていることから、間隙水圧による断層アスペリティ―の低下や含水鉱物による断層の潤滑化が、サイレント地震の原因であると解釈される。この結果は、国際誌（Contrib. Mineral. Petrol）にて現在リバイス中である。
また本年度末には、「高速岩石強度・歪測定システム」の中核をなすCdTe型２次元半導体検出器をSPring-8に導入した。この検出器を用い、高温高圧下（1-2 GPa, 600℃）にて変形するカンラン石の２次元X線回折パターンを露光時間30秒（従来検出器を用いた場合の1/10の露光時間）の撮影条件にて連続撮影することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度では、「高速岩石強度・歪測定システム」の中核をなすCdTe型２次元半導体検出器を予定通りSPring-8に導入した上、高温高圧下におけるカンラン岩試料を用いたテスト実験を行った。これによって、高温高圧下における差応力測定に要する露光時間を従来の300秒から30秒へと大幅短縮することに成功した。これは当初の計画通りにCdTe型２次元半導体検出器が機能していることを意味している。加えて、本年度にて開発を進めてきた「応力・歪の自動解析ソフト」が問題なくCdTe型２次元半導体検出器に対応して動作することも確認された。このソフトを用いた予察的な解析結果によると、断層形成前に差応力が1-2分程度の短い期間において急減する“断層形成の前兆現象”が確認されている。このような短時間での現象は、従来の検出器では観察することが不可能である。以上より、「高速岩石強度・歪測定システム」の開発は順調に進んでいるものと評価できる。
また本年度では、既述のように含水ハルツバーガイトの実験結果を取りまとめた上で、国際誌（Contrib. Mineral. Petrol）にて現在リバイス中である。この成果は、「超臨界水はスラブ内地震の発生を抑制する」といった本研究独自の仮説を立証した内容となっている。以上の成果より、本年度の達成度は総合的におおむね順調と評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定では、来年度より稍深発地震及びスロースリップの発生場の温度圧力条件（600－800℃及び1－2GPa）にて、地震発生場を構成する海洋地殻岩（角閃岩）の一軸圧縮試験をSPring-8に設置のD-DIA型変形装置を用いて行う予定であった。超臨界水の有無の条件下において実験を行うことで、排水の程度に対応して地震の種類が変化するかどうかを実験的に検証する予定であった。しかし全国におけるコロナ禍の影響により、少なくとも来年度前半はSPring-8における実験が不可能となった。そのため、当初予定していたSPring-8での実験計画はコロナ禍が収束するまで延期とする。
そこで来年度では、本年度末に導入した「高速岩石強度・歪測定システム」の高度化を進める。本年度末における立ち上げ実験の結果より、１）当システムの中核をなす「CdTe型２次元半導体検出器」に特化した応力解析用ソフトウェアの改良が必要であることが判明しているほか、２）X線ラジオグラフ像と２次元X線回折パターンを交互に撮影するための制御システムが必要であることも判明している。１）については、当初の予定通りに大内と西原が開発を進める。２）については、河野・肥後・丹下の支援をうけつつ大内が開発を進める。
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Research Products
(5 results)
