地震性断層運動による摩擦熱パルス検出の試み

• 研究課題/領域番号: 11874067
• 研究種目: 萌芽的研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 地質学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 嶋本 利彦 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20112170)
• 研究分担者: 平賀 章三 奈良教育大学, 教育学部, 助教授 (10031593) ; 堤 昭人 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90324607) ; 田上 高広 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80202159) ; 福地 龍郎 山口大学, 理学部, 講師 (90212183)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 2000年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 1999年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: 断層 / 地震 / 摩擦発熱 / 熱ルミネッセンス / ESR / フィッショントラック / 高速摩擦 / 岩石磨耗

研究概要

断層沿いの摩擦加熱は断層の性質に大きな影響を与えることが,研究代表者らの過去10年間の研究で明らかになった.摩擦加熱は断層が高速で動くほど重要になるから,大地震の発生直前から発生に至る過程を考える上で極めて重要である.一方,天然の断層では,シュードタキライトが産出することによって,時には岩石が熔融するほど著しい摩擦加熱が起こることがわかるが,大部分の断層ではどの程度摩擦加熱があったかを判断する方法がない.本研究の目的は,熱に敏感な熱ルミネッセンス法・ESR法・FT法を用いて,地震時に断層が高速で動く時に発生したパルス的摩擦発熱量を定量的に推定する方法を開発することである.主な研究成果と今後の見通しは以下の通りである.
1.断層破砕帯のESR信号変化と摩擦加熱
回転式高速摩擦試験機の試料ホールダを工夫して,断層ガウジを用いて高速摩擦実験(最大変位速度=1.6m/s)をすることが可能になった.その結果,断層ガウジのESR信号は,変位速度が大きいほど,また総変位が大きいほど顕著に減少しており,概算では250-500℃の加熱が起きていた可能性があることが示された.ESRは,現状では断層帯内部の発熱を検出する方法として最も有望である.
2.摩擦加熱と熱ルミネッセンス(TL)
温度上昇値はまだ見積もることはできていないが,断層の高速摩擦にともなって,TL信号強度も顕著に減少することが実験的に確認された.TLによっても温度上昇が決定できる可能性がある.
3.摩擦加熱とジルコンのフィッショントラック(FT)長の変化
野島断層沿いに産するシュードタキライトとすぐ横の断層ガウジの間で,大きなFT長の違いが確認された.著しい摩擦加熱はFT長を用いても検出できる可能性がある.

研究成果

• [文献書誌] Lin,A.: "Comparative study of cataclastic rocks from a drill core and outcrops of the Nojima fault zone in Awaii Iland.Japan"Island Arc. 9(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Tagami,T.: "Thermal anomaly around Nojima fault as detected by the fission - track analysis of Ogura 500 m core samples"Island Are. 9(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Tagami,T.: "Cordilleran - type orogeny and episodic growth of continents : insights from circum - Pacific continental margins"Island Arc. 8. 206-217 (1999)
• [文献書誌] Fukuchi,T.: "ESR and ICP analyses of the DPRI 500 m drilling core samples penetrating through the Noiima Fault.Japan"Island Arc. 10(印刷中). (2001)
• [文献書誌] 平賀章三: "最新断層活動時におけるパレオドーズゼロイング度の定量的評価"奈良教育大学紀要. 49. 37-45 (2000)
• [文献書誌] Fukuchi,T.: "Proc.of Hokudan International Symposium and School on Active Faulting"Elucidation of thermal events in the Nojima fault gouge by ESR analysis : the case of the Noiima fault deep drilling core. 81-86 (2000)
• [文献書誌] Tsutsumi,A.: "Atmospheric and Ionospheric Electromagnetic Phenomena Associated with Earthquake, ed.by M.Hayakawa.Terra Sci.Pub..Tokyo"Relationships between geo-electric charge signals and meteorological lightning. 577-590 (1999)
• [文献書誌] Tagami,T.: "Thermal anomaly around Nojima fault as detected by the fission-track analysis of Ogura 500 m core samples"Island Arc. 9(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Tagami,T.: "Cordilleran-type orogeny and episodic growth of continents : insights from circum-Pacific continental margins"Island Arc. 8. 206-217 (1999)
• [文献書誌] Fukuchi,T.: "ESR and ICP analyses of the Ogura 500 m core samples drilled into the Nojima Fault e"Island Arc. 9(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Fukuchi,T.: "Proc.of Hokudan International Symposium and School on Active Faulting"Elucidation of thermal events in the Nojima fault gouge by ESR analysis : the case of the Nojima fault deep drilling core. 5 (2000)
• [文献書誌] Shimamoto,T.: "Proc.of Hokudan International Symposium and School on Active Faulting"Down to the seismogenic zone : how much do we know?. 11 (2000)