2014 Fiscal Year Research-status Report
古地震の年代とマグニチュードを断層岩から同時決定するためのESR解析法の確立
| Project/Area Number |
25560175
|
|---|
| Research Institution | University of Yamanashi |
|---|
Principal Investigator |
福地 龍郎 山梨大学, 総合研究部, 教授 (90212183)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 活断層 / 古地震 / 断層岩 / 電子スピン共鳴 / ESR / 糸魚川－静岡構造線 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に採取した糸魚川－静岡構造線（糸静線）活断層系の一部である下円井断層及び鳳凰山断層の断層岩の詳細なX線回折分析を実施した結果，南アルプス東縁地域では，第四紀後期に活動した活断層の断層岩からは地下浅所で生成されるスメクタイトが検出されるのに対し，第四紀前期以降は活動性が低いと推定される断層からはスメクタイトは検出されないことが判明した。断層岩に含まれる粘土鉱物の種類によって，南アルプス東縁地域に分布する断層の活動性が評価できる意義は大きいと考えられる。
前年度には，鳳凰山断層の石空川露頭で採取された断層岩のモンモリロナイト（Mo）四重信号から1.4～1.9±0.2MaというESR年代値が得られていたが，Mo四重信号よりも断層摩擦熱でリセットされ易い，石英のAl中心を用いて年代測定を実施した結果，1.2±0.2Maという年代値が得られた。加熱実験の結果，Al中心には別の信号が重なっており，鳳凰山断層の最終活動年代は更に若いことが判明した。また，Al中心の超微細構造を利用した年代測定では，0.6±0.1Ma（信頼度R値=98.8%）という年代値が得られており，これまで活動性が不明とされていた鳳凰山断層は，第四紀中期頃まで活動していた可能性が高まった。
平成２６年度は，下円井断層及び鳳凰山断層の南方延長部に当たるドンドコ沢，大棚沢，早川，春木川，大城川，相又川，戸栗川の各流域において断層露頭調査を実施し，大棚沢，春木川及び戸栗川を除く各流域で，糸静線の断層露頭から断層岩試料を採取した。採取した断層岩試料のX線回折分析の結果，ドンドコ沢と大城川の両露頭では地下浅所で生成されるスメクタイトが検出された。ドンドコ沢露頭は，鳳凰山断層石空川露頭の南方約10㎞の地点に位置しており，第四紀中期以降における糸静線の活動域はさらに南方まで広がる可能性が高いことが判明した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
糸静線の主な断層露頭の現地調査は，現在までに概ね終了している。断層岩のESR年代測定と断層岩のX線回折分析により見積もられる粘土鉱物の生成年代を組み合わせ，また，断層摩擦熱でリセットされ易い石英Al中心やAl中心の超微細構造を利用することにより，第四紀中期以降に活動した活断層の活動年代をこれまで以上の精度で求めることが可能になり，断層岩から古地震の年代を決定するための手法については現在までにほぼ確立できたと考えられる。一方，糸静線の断層岩からマグニチュードを決定するために必要な黒色断層岩については，現在までに下円井断層の他，ドンドコ沢及び相又川露頭で採取することができた。しかし，先行研究では650℃程度と推定されていた下円井断層の黒色脈状岩の生成温度がせいぜい200～250℃程度であることがESR解析によって判明し，下円井断層の黒色脈状岩から摩擦熱エネルギー及びマグチニチュードを見積もることが可能かどうかは，今後さらに検討する必要がある。また，ドンドコ沢露頭で採取した黒色断層岩からは，摩擦熱エネルギーの見積もりに利用できるフェリ磁性共鳴（FMR）信号や有機ラジカル信号が検出されないことが判明した。相又川露頭で採取した黒色断層岩からは有機ラジカル信号が検出されることを確認できたので，今後，下円井断層の黒色脈状岩に加えて，相又川露頭の黒色断層岩を用いて，糸静線の断層摩擦熱エネルギー及びマグニチュードの見積もりを試みることになる。以上のように，断層岩から古地震の年代を決定するための手法はほぼ確立できているが，糸静線の断層摩擦熱エネルギーからマグニチュードを見積もるために使用する黒色断層岩の採取及び選定において，想定外の結果が得られるなど当初予定していたよりも多くの時間を費やしたことを勘案して，現在までの達成度をやや遅れていると評価した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は，下円井断層の黒色脈状岩及び相又川露頭の黒色断層岩の研磨片試料を作成した後，走査型ESR顕微鏡を用いた研磨片試料の一次元及び二次元計測を実施し，FMR信号あるいは有機ラジカル信号を検出して糸静線の断層摩擦熱の分布を調べる。また，加熱実験によりFMR信号あるいは有機ラジカル信号の化学反応速度式を求め，摩擦発熱に関する一次元熱伝導方程式を組み合わせて，摩擦熱エネルギーをコンピュータによるインバージョン計算で算出する。相又川露頭の黒色断層岩については，ESR年代測定を実施し，得られたESR年代値と相又川地域で観測されている平均隆起速度を元に，黒色断層岩の形成深度を算出する。一方，下円井断層の黒色脈状岩については，トレンチ調査で判明している最終活動年代と断層露頭の平均隆起速度を元に，黒色脈状岩の形成深度を算出する。両断層岩の摩擦熱エネルギーを形成深度で規格化し，震源の深さを南アルプス地域の震源分布に基づいて設定して，糸静線の平均摩擦熱エネルギーを計算する。台湾チェルンプ断層深部掘削コア試料についても，同様にして平均摩擦熱エネルギーを算出する。野島断層から求められた平均摩擦熱エネルギーEhとモーメントマグニチュードMwの関係式（log Eh = 1.5 Mw + c, c：定数項）に基づいて，糸静線及び台湾チェルンプ断層のモーメントマグニチュードを算出する。算出したモーメントマグニチュードをトレンチ調査や地震波解析で見積られている推定値（あるいは実測値）と比較検討し，結果が一致しない場合にはその原因について考察し，関係式における定数項の修正等の改良を行う。最後に，南アルプス東縁の糸静線全体の活動性を再評価し，南アルプスの隆起運動と糸静線全体の活動の連動性について検討を行う。
|
| Causes of Carryover |
当初，平成２５年度に実施した断層露頭調査の際に採取した木片の炭素１４法年代測定（AMS法の料金：１試料につき10～15万円）を業者に依頼する予定であったが，平成２６年度に行った詳細な断層露頭調査と室内分析の結果，この木片は元々地層中に存在していたものではなく，断層の上方に位置する崖が崩れた際に木片も一緒に断層破砕帯中に紛れ込んだものであることが判明し，炭素１４法年代測定を実施する必要が無くなったことが主な理由である。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２７年度は，一部断層露頭の最終チェックを行うことを計画しているので，調査旅費として使用する他，学会等における研究成果発表や研究打ち合わせのための旅費，投稿論文などに使用することを計画している。また，ESR解析及び年代測定に必要なESR試料管や薬品類，ガラス器具等の消耗品の購入にも使用することを計画している。
|
Research Products
(3 results)
