天然変形岩から評価する地殻の塑性変形強度

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K04041
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17040:固体地球科学関連
• 研究機関: 大阪公立大学 (2022); 神戸大学 (2019-2021)
• 研究代表者: 福田 惇一 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (10726764)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 地殻 / 石英 / 長石 / 塑性変形 / 水 / 天然 / 実験

研究成果の概要

断層深部の地下10数km以浅までは、岩石鉱物は破壊を伴う変形の脆性変形が起こり、以深では伸びる変形の塑性変形が起こる。岩石鉱物の塑性変形は不純物として含まれる水により促進される。しかし、岩石鉱物の塑性変形と水の挙動との関係はよく分かっていない。
本研究では、塑性変形を被った天然花崗岩中に含まれる石英中の含水量を測定した。その結果、塑性変形が進展し、細粒な石英が生成すると、その領域での含水量は近傍の元の石英粒子よりも低いことが分かった。このことは、実際の断層内部で石英の塑性変形に伴う粒径減少により、石英内部から水が放出されて断層内に分布していくことを示唆する。

自由記述の分野

構造地質学、岩石力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

断層深部で起こる塑性変形は、上部地殻に歪を蓄積させ、歪の解放が地震となる。このように塑性変形は地震発生の前駆運動として振る舞う。
塑性変形は岩石鉱物に不純物として含まれる水により促進されるため、塑性変形を被った水の量や分布を測定することは重要である。本研究では地殻の主要構成鉱物である石英の塑性変形の進展と含水量分布の変化を明らかにした。また、岩石変形実験により、長石試料中に水を加えることによって、塑性変形が促進されることを見出した。このことは、実際の地殻内部において、水のバリエーションによって、塑性変形挙動が異なることを示唆する。