2020 Fiscal Year Annual Research Report
高速摩擦の知見に裏付けされたルミネッセンス断層年代測定法の確立
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19H02001
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
大橋 聖和 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (70615525)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷部 徳子 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (60272944)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 活断層 / 光刺激ルミネッセンス / 摩擦発熱 / 地震性断層すべり / 高速摩擦実験 / 断層ガウジ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度に実施を計画していた研究は、大きく以下の2つである。(A)堆積物から抽出した石英を用いた光刺激ルミネッセンス（OSL）の地震時リセット条件の決定，(B)最新活動時期の分かっている活断層における断層内物質のOSL年代の測定。これらの実施計画のうち(A)に関し、本年度は、(A-1)堆積物から抽出した石英を用いた高速摩擦実験と回収試料のOSL測定、(A-2)堆積物から抽出した石英を用いた単純加熱実験の準備を行った。(A-1)は、山口県内で採取した海浜砂のOSL発光特性を精査した後、多様な条件下で高速摩擦実験を行い、実験後のOSL強度がどのように変化するかを調べた。また(A-2)では、さらに良質な発光特性を有する石英砂を入手するため、大陸に起源をもつ国内の堆積物を調査・採取し、石英の抽出を行った。(B)に関しては、2016年熊本地震を引き起こした布田川断層の地表露頭から断層試料を採取し、含まれる長石のルミネッセンス年代を測定した。
本年度の研究成果として、堆積物中の石英であっても、これまで摩擦実験に用いてきた花崗岩に含まれる石英と同様に、高速摩擦実験に伴ってOSL信号がリセットされることが明らかとなった。また、10秒以下のごく短時間の摩擦加熱であっても、OSL信号の低下と加熱時間に相関関係があることが見いだされた。布田川断層から採取した断層試料と母岩試料のルミネッセンス年代に有意な差は認められず、地表近傍の低封圧条件下では、長石のルミネッセンス年代のリセットに必要な摩擦発熱が得られない可能性が示された。地表近傍の低封圧条件下では、断層内物質のルミネッセンス年代がリセットされないことは申請者らのこれまでの室内実験で予想されていたが、これを裏付ける結果となった。
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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
前述の2020年度研究実績のうち、(A)堆積岩中の石英を用いた光刺激ルミネッセンス（OSL）のリセット条件の決定に関しては、おおむね順調に進展した。(A-1)に関しては、当初の想定よりも発光特性の悪い石英を用いることとなったため、OSL信号強度の低下と摩擦実験の条件（垂直応力・剪断速度）および断層内の温度上昇との関係性を、これまで以上に精緻に求めることは出来なかった。一方で、OSL信号の熱安定性を10秒以下の時間スケールで調べた例はこれまでになく、本研究で見いだされたOSL信号低下の加熱時間に対する依存性は、(A-2)の研究テーマ（2021年度に実施する単純加熱実験）に繋がる重要な発見である。
(B)地表地震断層におけるOSL年代の測定に関しては、布田川断層から複数の断層試料と母岩試料を採取し、抽出した長石粒子からルミネッセンス年代を得ることに成功した。測定は当初、海外の研究機関において実施する予定であったが、世界的な新型コロナウイルス感染症の蔓延のため、急遽国内の研究機関と連携して測定を実施することに変更した。その結果、当初計画していた実施内容を遂行することができ、全体の研究計画にスケジュールの遅れは発生していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策は、基本的には研究計画調書に記載した通りである。すなわち、断層におけるルミネッセンス強度低下に対する熱の効果だけを評価するため、石英粒子を用いた急速加熱実験（300℃・10秒以下）と回収試料のルミネッセンス測定を実施し、熱的影響のみによる短時間リセットカイネティクスを構築する（2021年度）。また、地下において断層内物質のルミネッセンス年代がリセットされているか否かを明らかにするため、2016年熊本地震を引き起こした布田川断層のボーリング掘削を実施し、深部断層試料のルミネッセンス年代測定を行う（2021～2022年度）。ボーリング掘削自体は2021年度内の実施を予定しているが、新型コロナウイルス感染症の影響や掘削に関する技術的な問題が生じた際は、2022年度まで延長する可能性がある。ただし、掘削サイトの選定や試料の事前評価などの予備調査は当初計画通りに進行しているため、研究計画に大きな変更はないと考えている。
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