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2023 年度 実績報告書

断層の高速摩擦すべりに伴うトライボケミカル型水素発生プロセスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H01185
研究機関岡山大学

研究代表者

亀田 純  岡山大学, 惑星物質研究所, 教授 (40568713)

研究分担者 鈴木 徳行  北海道大学, 理学研究院, 名誉教授 (00144692)
廣瀬 丈洋  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 研究所長 (40470124)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード断層 / ナノポア / ガス / 移行
研究実績の概要

今年度は、プレート沈み込み帯の断層におけるガスを含めた流体の移行・貯留プロセスを理解するため、ガス吸着法を用いて断層岩中に存在する微小間隙の構造評価を行った。まず地下深度500mより浅い領域で形成された断層について検討したところ、周囲の未変形岩石に比べて細孔径は低い値を示すが、10nm径以下のナノポア容積や比表面積(単位質量当たりの表面積)は増加していることが分かった。XRD分析やX線CT画像解析の結果と合わせて考察すると、このような細孔の変化は、断層岩中の粘土鉱物の剥離・変形によって生じたと解釈できる。プレート沈み込み帯の浅い環境では、断層活動時に、相対的に強度の小さな粘土粒子が選択的に破砕されることでエネルギー散逸が抑制され、その結果断層すべりが促進される可能性を示唆している。
一方、地下10km程度に相当する深部断層(九州四万十帯の延岡断層)について検討したところ、周囲の岩石に比べて2-50nm径のメソポア容積の減少がみられたものの、比表面積には明瞭な変化は見られなかった。先行研究を踏まえると、これはイライト粘土鉱物の破壊に伴う細粒化が起こり、そのような破砕粒子によってメソポアが充填された結果と考えられる。また、メソポアにおいて流体を介した鉱物沈殿が進行した可能性もある。こうした細孔の閉鎖は、透水性の低下をもたらし、地震発生時の高速変形に伴う動的断層弱化過程(熱圧化)に寄与したと考えられる。

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

    (6件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Thermogenic methane and hydrogen generation in subducted sediments of the Nankai Trough2024

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Noriyuki、Koike Koutaro、Kameda Jun、Kimura Gaku
    • 雑誌名

      Communications Earth & Environment

      巻: 5 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s43247-024-01252-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Surface Physicochemical Properties of Smectite‐Rich Fault Gouge: A Case Study of the Japan Trench Plate‐Boundary Fault2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamoto Keisuke、Kamei Motoki、Kameda Jun
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 50 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2023GL104271

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lowering of the kinetic barrier of clay-mineral reactions along a seismogenic fault: Example from the Nankai subduction zone, Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Masumoto Hirokazu、Kameda Jun、Hamada Yohei、Ujiie Kohtaro、Kitamura Yujin
    • 雑誌名

      Tectonophysics

      巻: 868 ページ: 230083~230083

    • DOI

      10.1016/j.tecto.2023.230083

    • 査読あり
  • [学会発表] 南海トラフ沈み込み帯での熱分解起源メタン・水素の排出と移動2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木德行・亀田純
    • 学会等名
      石油技術協会春季講演会
  • [学会発表] 沈み込み帯での熱分解起源のメタンと水素の生成,排出,移動2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木德行・小池恒太郎・亀田純・木村学
    • 学会等名
      日本地質学会
  • [学会発表] 断層ガウジの表面物理化学特性とその断層すべり過程への影響:日本海溝プレート境界断層の例2023

    • 著者名/発表者名
      亀井元紀・亀田純・中元啓輔
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2023年大会

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公開日: 2024-12-25  

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