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2011 Fiscal Year Annual Research Report

粘土鉱物の脱OH反応が地震性滑り挙動に与える影響の解明

Research Project

Project/Area Number 23684039
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

廣野 哲朗  大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70371713)

Keywordsメカノケミカル / 地震性滑り
Research Abstract

地震時での断層における摩擦滑りは温度上昇を引き起こし,常温では起きえない化学反応を促進,これによって吸熱や化学的反応条件の変化が引き起こされ,そもそもの温度上昇に影響を与える,また,反応によって外部に放出される水素元素や水分子,二酸化炭素ガスは,化学的環境条件の変化やthermal pressurizationへのアシスト効果を引き起こし,断層の摩擦滑り挙動そのものへも影響を与える.このように,地震時に断層で生じる様々なプロセス・機構が互いに影響を及ぼし合い,滑り挙動に複雑に影響を与えていることが明らかになってきた.しかし,滑りに伴う粉砕・摩耗が,このような一連のプロセスに与える影響は未だ十分に精査されていない.そこで本研究では,コサイスミック化学反応におけるメカノケミカルな効果を検証するために,高速摩擦試験機を用いた粘土鉱物(イライト)の勢断実験と,実験前後試料の熱分析,X線回折分析,全反射型赤外分光分析,粒度分析を実施した.その結果,試料に与えるエネルギー密度(剪断応力x 滑り距離/slip zoneの厚さ)が大きいほど,イライトの非晶質化が進行し,さらにこれと平行して脱OH反応の活性化エネルギーが減少することが明らかになった.活性化エネルギーの低下は,反応がより低温から進行し易くなることと同義である.そのため,粘土鉱物に滑りが生じた場合,滑りに伴う非晶質化が進行,このメカノケミカルな効果によって,より低温にて脱OH反応が進行,外部に水を放出し,thermal pressurizationのアシストを引き起こすという一連のプロセスが発生しうることを意味する.今回の実例はイライトだけであるが,地震時にはメカノケミカルな効果が各種の化学反応に強く影響を与えうることが予想される.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究課題では,粘土鉱物の脱OH反応で放出される水に着目し,震源断層の試料における反応の痕跡の検出と熱分析による反応速度パラメータの決定,断層滑り挙動の数値解析等を通して,粘土鉱物の脱OH反応による水が地震時の断層滑り挙動に与える影響の解明を目的としていたが,実際の研究の進行によって,粉砕に伴うメカノケミカル効果の影響が大きいことが明らかになってきた.そのため,当初の期待・目的以上の進捗状況と言える.

Strategy for Future Research Activity

今後の引き続き,当初の実施計画に沿って進めながらも,新しい発見についても展開していく予定である.

  • Research Products

    (13 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (1 results) Presentation (11 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 地震と断層の物質科学2012

    • Author(s)
      廣野哲朗
    • Journal Title

      生産と技術

      Volume: 64 Pages: 44-47

  • [Presentation] Geochemical signature of fluid-rock interaction in the fault gouge from the Middle Tectonic Line, Japan2011

    • Author(s)
      Noriko Matsuta, Tetsuro Hirono
    • Organizer
      AGU 2011 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      モスコーン・コンベンションセンター(サンフランシスコ,米国)
    • Year and Date
      2011-12-07
  • [Presentation] 粘土鉱物の脱OH反応が地震時の断層滑り挙動に与える影響について2011

    • Author(s)
      廣野哲朗
    • Organizer
      日本地震学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      グランシップ(静岡市)
    • Year and Date
      2011-10-12
  • [Presentation] 中央構造線の断層がガウジにおける水-岩石相互作用2011

    • Author(s)
      松多範子・廣野哲朗, ほか
    • Organizer
      日本地震学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      グランシップ(静岡市)
    • Year and Date
      2011-10-12
  • [Presentation] 地震性滑りによる高温流体の発生とそれに伴う物理化学的過程2011

    • Author(s)
      本多剛・廣野哲朗, ほか
    • Organizer
      日本地震学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      グランシップ(静岡市)
    • Year and Date
      2011-10-12
  • [Presentation] Fluid rock interaction of the gouge samples of the Median Tectonic Line2011

    • Author(s)
      Noriko Matsuta, Jetsuro Hirono
    • Organizer
      AOGS 8th Annual General Meeting
    • Place of Presentation
      台北国際会議中心(台北市,台湾)
    • Year and Date
      2011-08-12
  • [Presentation] Frictional melting and generation of high-temperature fluids during coseismic slip in an ancient megasplay fault2011

    • Author(s)
      Go Honda, Tetsuro Hirono
    • Organizer
      AOGS 8th Annual General Meeting
    • Place of Presentation
      台北国際会議中心(台北市,台湾)
    • Year and Date
      2011-08-12
  • [Presentation] Coseismic Chemical Reactions During Earthquake Slip2011

    • Author(s)
      Tetsuro Hirono
    • Organizer
      AOGS 8th Annual General Meeting
    • Place of Presentation
      台北国際会議中心(台北市,台湾)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-11
  • [Presentation] 地震時における粘土鉱物の脱OH反応と組織および摩擦滑り特性との関係2011

    • Author(s)
      廣野哲朗
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2011年度連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2011-05-23
  • [Presentation] 中央構造線の断層ガウジにおける岩石-水相互作用:微量元素・同位体分析からのアプローチ2011

    • Author(s)
      松永範子・廣野哲朗, ほか
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2011年度連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)市
    • Year and Date
      2011-05-23
  • [Presentation] 断層滑り時における岩石-水相互作用2011

    • Author(s)
      本多剛・廣野哲朗, ほか
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2011年度連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2011-05-23
  • [Presentation] 高速摩擦実験時のテフロン混入による滑り挙動への影響2011

    • Author(s)
      本多剛・廣野哲朗, ほか
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2011年度連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(幕張市)
    • Year and Date
      2011-05-23
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.eonet.ne.jp/~hirono/TH/Welcome.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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