2016 Fiscal Year Annual Research Report
岩石変形実験による地殻の力学物性の解明：流体の影響
| Project Area | Crustal dynamics-Unified understanding of intraisland deformation after the great Tohoku-oki earthquake- |
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| Project/Area Number |
26109005
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
清水 以知子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40211966)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平内 健一 静岡大学, 理学部, 講師 (10633290)
高橋 美紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (40470033)
武藤 潤 東北大学, 理学研究科, 助教 (40545787)
大橋 聖和 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (70615525)
星野 健一 広島大学, 理学研究科, 准教授 (80190198)
中谷 正生 東京大学, 地震研究所, 准教授 (90345174)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 断層 / 摩擦実験 / 塩水 / 炭質物 / 沈み込み帯 / 高温高圧変形試験機 / 滑石 / 長石 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
断層強度と下部地殻・マントルの非弾性変形を明らかにするために、以下の研究を進めた。
（1）中央構造線の断層露頭で最も古い時代に形成されたと考えられるガウジについて、形成時の温度圧力条件で剪断実験を行ない、前度に実施したスメクタイトに富むガウジとは異なる摩擦係数（～0.42）と摩擦特性を見い出した。スメクタイトで熱水摩擦すべり実験を行ない、全条件下で0.06～0.12と著しく低い摩擦係数を得た。グラファイトと石英の模擬断層ガウジを用いた摩擦試験では、滑り方向の逆転時に強度回復が見られた．跡津川断層周辺の断層群に応力逆解法を適用し，小～中規模の断層群が現在の応力場における非弾性変形の要因となっていると推定した。
（2） 断層帯における岩石-流体相互作用では、塩水の有効誘電率が主要なパラメータとなる。そこで 温度500℃、圧力200 MPaまでの溶解度測定データをもとに有効誘電率の暫定的な定式化を行った。四川大地震の地表断層試料中の炭質物のラマンスペクトルを解析し、断層運動が炭質物の結晶度に与える影響を評価した。
（3）高温高圧・熱水条件下で大変位摩擦試験を行なうために、回転式摩擦試験機を設計し、本体フレームと駆動部を完成させた。マントルウェッジ下に存在するカンラン石・斜方輝石の粉末試料を用い、熱水摩擦すべり実験を行った結果、滑石の生成に伴う顕著な歪軟化を見出した。三波川変成帯中の石英の再結晶粒径から沈み込み帯プレート境界断層深部の差応力を推定した。
（4）下部地殻・マントルの変形特性を解明するため、ガス圧試験機のヒーターと試料アセンブリを改良し、1000℃までの試運転を行った。熊澤型変形試験機のセットアップと校正試験を行なった。下部地殻のレオロジーを知るため、斜長石の圧縮試験を行なったところ、含水条件下で高圧下での保持時間が長くなるほど、試料の含水量が増加し強度が低下した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
既存の実験装置を使った変形試験は概ね順調に進んでおり、ガス圧試験機による高温（1000 ℃）目標も達成した。しかし、新規に開発中の回転式摩擦試験機については、圧力容器および高温ヒーターなどの設計が遅れているため、断層深部条件の摩擦試験が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
既存の変形実験装置や内燃式ガス圧装置(HIP) を使った実験を引き続き推進するとともに、温度圧力領域を広げて、地殻浅部から上部マントルまでの岩石力学物性と流体の影響を明らかにする。新規に開発中の回転式摩擦試験機を完成させ、実験を開始する。またこれと平行して、海外の連携実験拠点に研究員を派遣して、断層深部条件の実験を進める。
構造班やモデル班などと連携して、天然系の解析や融合研究を進める。
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