断層内の微細粒子の成因と地震学的意義

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24540485
• 研究機関: 東京学芸大学
• 研究代表者: 藤本 光一郎 東京学芸大学, 教育学部, 准教授 (80181395)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 断層物質 / 地震 / 粘土鉱物 / 粉砕 / 非晶質化 / 水

研究実績の概要

今年度は従来用いたサポナイトの結晶で粉砕方法をメノウ乳鉢に変えた実験，および実験方法としては昨年までの遊星型ボールミルを用いて物質をサポナイトからモンモリロナイトに変えた二つの実験を実施した．両者とも含水比と粉砕時間を変えて結晶の変化をX線粉末回折と電子顕微鏡観察，赤外分光などによって解析を行った．
（１）メノウ乳鉢によるサポナイトの粉砕実験
乾式と湿式（含水比を200%）の条件でメノウ乳鉢で粉砕実験を行った．乾式の場合は24時間程度でかなりX線回折のピークの強度が減少し，SEMによる観察や赤外分光などからも，非晶質化がかなり進行していることが示されたが，湿式条件では，全く非晶質化が進行しなかった．これは遊星型ボールミルを用いた実験と同様であり，粉砕様式による大きな違いはないことがわかった．SEM観察による鉱物の特徴は天然の断層ガウジとかなり似ていることがわかった．
（２）遊星型ボールミルによるモンモリロナイトの粉砕実験
従来よりも含水比を細かく変えて実験したところ，含水比が25%以下までは，数時間の粉砕で非晶質化が進行したが，それ以上の含水比になるとほとんど非晶質化が進行しなかった．25%という含水比は，モンモリロナイトのコンシステンシーの収縮限界に相当し，それ以上水がはいるとモンモリロナイトは塑性的にふるまうことが知られている．モンモリロナイト―水系においては，含水比が25%までは，ほとんど無水状態と同じようにふるまい，25%以上になると，固体―水系というよりは分散系としてふるまって個々の粒子には大きな衝撃がかかっていないと考えられる．このことは，モンモリロナイトを多く含む断層ガウジの摩擦特性を考えるうえで重要な視点である．

研究成果

• [雑誌論文] Multiple damage zone structure of an exhumed seismogenic megasplay fault in a subduction zone - a study from the Nobeoka Thrust Drilling Project (2015)
  • 著者名/発表者名: Mari Hamahashi, Yohei Hamada, Asuka Yamaguchi, Gaku Kimura, Rina Fukuchi, Saneatsu Saito, Jun Kameda, Yujin Kitamura, Koichiro Fujimoto and Yoshitaka Hashimoto
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 67 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1186/s40623-015-0186-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reduction of Local Stress Concentration on Nanosheet in Layered Nanoparticles with Water Molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: Kiminori Sato, Kazuomi Numata, and Koichiro Fujimoto
  • 雑誌名: International Journal of Nanoscience 巻: 14 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1142/S0219581X14600199
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Changes in illite crystallinity within an ancient tectonic boundary thrust caused by thermal, mechanical, and hydrothermal effects: an example from the Nobeoka Thrust, southwest Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Rina Fukuchi, Koichiro Fujimoto, Jun Kameda, Mari Hamahashi, Asuka Yamaguchi, Gaku Kimura, Yohei Hamada, Yoshitaka Hashimoto, Yujin Kitamura and Saneatsu Saito
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-116
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Orienting drill core using borehole-wall image correlation analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Norio Shigematsu, Makoto Otsubo, Koichiro Fujimoto, Nobuaki Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Structural Geology 巻: 67 ページ: 293-299
  • DOI: 10.1016/j.jsg.2014.01.016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 断層破砕帯の破砕の進行のシミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 越智翔士，藤本光一郎
  • 雑誌名: 東京学芸大学紀要 自然科学系 巻: 66 ページ: 75-79
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] フラクタル次元を用いた断層破砕帯の破砕の程度の定量的評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 越智翔士，藤本光一郎
  • 雑誌名: 東京学芸大学紀要 自然科学系 巻: 66 ページ: 61-74
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] サポナイトナノ粒子の破壊メカニズムに関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沼田和臣，佐藤公法，藤本光一郎，藤原一彦
  • 雑誌名: RADIOIOTOPES 巻: 63 ページ: 389-397
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Study of self-assembly for mechanochemically-milled saponite nanoparticles (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuomi Numata, Kiminori Sato, Koichiro Fujimoto
  • 雑誌名: JJAP Conference Proceedings 巻: 2 ページ: 1-7
  • DOI: 10.7567/JJAPCP.2.011203
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Geochemical and mineralogical characteristics of fault gouge in the Median Tectonic Line, Japan: evidence for earthquake slip (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Ishikawa, Tetsuro Hirono, Noriko Matsuta, Kazuro Kawamoto, Koichiro Fujimoto, Jun Kameda, Yoshiro Nishio, Yuka Maekawa, Go Honda
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 66 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1186/1880-5981-66-36
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 紀伊半島東部の中央構造線の上盤と下盤の構成鉱物の比較 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤本光一郎，田中伸明，重松紀生，村上貴教，阿部多門
  • 学会等名: 日本地質学会大121年学術大会
  • 発表場所: 鹿児島市鹿児島大学
  • 年月日: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [学会発表] 粘土鉱物の湿式および乾式粉砕による非晶質化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤本 光一郎、福地 里菜
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年連合大会
  • 発表場所: 横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02