石英脈微小流体包有物の直接化学分析によって解き明かす地震発生帯流体の起源と挙動

• 研究領域: Ｓｌｏｗ－ｔｏ－Ｆａｓｔ地震学
• 研究課題/領域番号: 22H05308
• 研究種目: 学術変革領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 井尻 暁 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (70374212)
• 研究期間 (年度): 2022-06-16 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 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)
• キーワード: 石英脈 / 流体包有物 / 水素・酸素安定同位体比 / 地震発生帯流体 / 水素酸素安定同位体比

研究開始時の研究の概要

本研究は、プレート境界での巨大地震の発生メカニズムの解明のために、プレート境界型地震と密接に関係すると考えられる流体の素性を明らかにすることを目的とする。このために、南海トラフ沈み込み帯の陸上アナログとされている西南日本外帯の陸上露頭で見つかっている断層帯の石英脈中の流体（流体包有物）について、最先端分析技術を用いた化学・同位体分析を行い、かつてこれらの断層帯に存在していた流体の起源・移動経路を明らかにする。

研究実績の概要

本研究は、プレート境界での巨大地震の発生メカニズムの解明のために、プレート境界型地震と密接に関係すると考えられる流体の素性を明らかにすることを目的とする。本研究では宮崎県延岡市の延岡衝上断層に分布する石英脈中に存在する流体包有物に着目した。延岡衝上断層は南海トラフの地震性分岐断層深部の構造に類似しており、断層周辺に形成された石英脈中の流体包有物は高間隙水圧の原因となった水を閉じ込めている可能性がある。また、近年の分析技術の発達によりμLレベルの水で水素・酸素同位体比（δD-H2O・δ18O-H2O）を分析できるようになった。この最新の分析技術を用いて延岡衝上断層の石英脈流体包有物中の水のδD-H2O・δ18O-H2O、および石英の酸素同位体比を分析し、断層周辺の水の起源と移動経路を考察した。
流体包有物分析のための試料は断層の上盤と下盤に分布する引っ張り亀裂に形成された石英脈から採取した。流体包有物中の水の水素・酸素同位体比はδD-H2O：-52.4～-98.0‰，δ18O-H2O：+6.0～+29.7‰で，海水よりもδD-H2Oは小さく，δ18O-H2Oは大きい傾向を示した．上盤・下盤試料のδD-H2O・δ18O-H2Oとこれまでに報告されている水・岩石鉱物に含まれる水の同位体比と比較したところ、水の起源はスラブ・マントル由来の水であることが示唆された。いずれの水にせよ、高温高圧下を経験した水がプレート境界層に沿って、分岐断層帯まで移流し、地震により形成した引っ張り亀裂に石英を沈殿させ流体包有物としてトラップされた可能性がある。

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。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Origins of sediments and fluids in submarine mud volcanoes off Tanegashima Island, northern Ryukyu Trench, Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Akira Ijiri, Ryoma Setoguchi, Yuki Mitsutome, Tomohiro Toki, Masafumi Murayama, Kyoko Hagino, Yohei Hamada, Takeyasu Yamagata, Hiroyuki Matsuzaki, Wataru Tanikawa, Osamu Tadai, Kazuya Kitada, Tatsuhiko Hoshino, Takuro Noguchi, Juichiro Ashi,Fumio Inagaki
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 11 ページ: 1206810-1206810
  • DOI: 10.3389/feart.2023.1206810
  • 査読あり / オープンアクセス