| 研究領域 | Ｓｌｏｗ－ｔｏ－Ｆａｓｔ地震学 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05295
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
岡本 敦 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (40422092)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2023年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | 沈み込み帯 / 地殻ーマントル境界 / 緑泥石化 / シリカ析出 / 水熱実験 / 交代作用 / 流体 / シリカ / 溶液組成 / 滑石 / 二酸化炭素 / 岩石ー流体反応 / 水熱反応実験 / スロー地震 / シーリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プレートの沈み込み境界の流体は多様な元素をイオンや錯体として含んでおり，鉱物の溶解・析出を引き起こす。しかし，岩石―流体反応が断層の水理学的・力学的特性や地震発生過程に与える影響はまだよくわかっていない。本課題では，スロー地震との関連が指摘される高圧変成帯の特徴的な岩石－流体反応（鉱物脈形成，交代作用）に着目し，流通式水熱反応実験により，元素移動や空隙構造・固体体積の変化を伴う反応進行の素過程とミクロな構造形成，それによる水理学的挙動の変化を明らかにする。また，鉱物―溶液平衡計算を軸に，天然組織と実験を結びつけ，沈み込み帯の地震現象に対する流体の化学的な役割について検討する。
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| 研究実績の概要 |
三波川帯四国中央部の富郷蛇紋岩体と泥質片岩の境界の物質移動解析により、(1)泥質片岩では緑泥石化が起こり、蛇紋岩においては破砕を伴いながら滑石脈が発達すること、また、(2) 緑泥石は元の組織を残しながら反応が進むのに対して、変形は滑石レイヤーに集中することなどを明らかにした。このMgとSiの相対的な移動については他の変成帯についてもその系統性を調べ、２編の論文として公表した(Oyanagi, Okamoto et al. 2023, Contrib. Mineral. Petrol.; Okamoto and Oyanagi, 2023, Prog. Earth. Planet. Sci.)。また、CO2を導入すると滑石生成が大きく促進されることを平衡溶液計算と実験から明らかにしつつあり、溶液組成にコントロールされる交代作用によってプレート境界岩石のレオロジーが大きく変化することを示唆している。反応―透水反応装置を用いた実験では、短期間で反応がするMgOを用いた実験を行い、反応によって差応力が生じ、変形、亀裂形成、浸透率の増大が起こることを見出した。
高シリカ溶液を用いた析出実験では、X線CTとかソードルミネッセンス(CL)を用いた詳細な析出物と表面の観察を進めた。K, Na, Alなどの不純物が溶液の中に存在していることに起因して、同一の出発溶液を流しているにも関わらず石英中にCLの累帯構造が形成されることを明らかにし、これは、実験中の微小な圧力振動を記録している可能性もある。また、石英表面の結晶成長、核形成＋成長、アモルファスシリカなどの準安定鉱物の形成によって、基盤表面の荒さや析出物の分布が変わることを明らかにした。より制御した実験が必要であるが、シリカ析出による浸透率の低下も観察され、析出の条件による断層や亀裂の浸透率と強度に大きな変化を与えることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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