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[R13-P-1] （エントリー）沈み込み帯巨大分岐断層の陸上アナログから推定されるダメージゾーンにおける地震発生後の固有透水係数
キーワード：クラックテンソル、順序外衝上断層、南海トラフ、沈み込み帯
南海地震をはじめとするプレート境界で起こる地震はある一定の周期で発生しており，その発生サイクルは断層沿いの流体圧と剪断強度の変動によって説明されている（Sibson, 1990）．近年の観測技術の発展に伴い，プレート境界周辺での間隙流体圧分布は，地震波トモグラフィーなどにより数km以上のスケールで把握されている（Tsuji et al., 2014）が，露頭スケール以下の間隙流体圧や流体の移動特性はよくわかっていない．そこで我々は震源断層として活動していた時の断層面近傍の流体特性を記録している鉱物脈に注目した．本研究では，断層面近傍の流体特性を明らかにすることを目的とし，過去の巨大分岐断層のダメージゾーンに発達する石英脈について露頭で観察できるデータに基づき固有透水係数とその流動方向を推定した．
調査対象とした延岡衝上断層は，南海トラフの震源断層である巨大分岐断層の陸上アナログとして研究されている（例えばTsuji et al., 2006; Kondo et al., 2005）．上盤と下盤はそれぞれ最高被熱約320℃の砂岩泥岩互層と250℃の泥質メランジュで構成されており，9.1〜7.0 kmの深さにあったと推定される（Kondo et al., 2005）．また，ダメージゾーンには引張亀裂を充填する石英脈が多数観察できる．この延岡衝上断層を対象に以下の2つを実施した．a）石英脈の測定：延岡衝上断層を挟む下盤7ヶ所，上盤1ヶ所の計8ヶ所で，石英脈群の幾何情報（走向傾斜・幅・長さ）の測定と露頭から石英脈の密度を推定するためのトレース図の作成を行った．ここで，計測時に設定するグリッドの長さは，断面に見える亀裂の平均長さの10倍とすることで代表要素となる（Takemura and Oda., 2004）ため，グリッドの一辺はこれを満たした2.5 mと設定した．b）固有透水係数の推定：Oda(1983)による透水テンソルの手法を用いてa）で測定した幾何情報から，石英脈が流体の移動経路であった時の固有透水係数kijと最大・中間・最小固有透水係数k1，k2，k3の流動方向を算出した．また，露頭から得られる幾何情報に基づいた三次元固有透水係数の推定法の検証を行った．走査線の総長さを2.5 mグリッドに対して一方向につき12本と設定したところ，三次元固有透水係数の推定には十分であった．
解析の結果，最大固有透水係数k1は10-9から10-10 m2のオーダーであった．これは，断層コアに近づくほど大きく，離れるほど小さい値を示した．最大固有透水係数k1の流動方向は延岡衝上断層断層に対して高角な方向であり，断層にほぼ垂直方向に流体が流れやすかったことがわかった．求めた固有透水係数は，過去の地震イベントで形成された石英脈の累積のデータを基にしているため，母岩の透水係数よりも遥かに高い値になっている．今後はこれを地震の発生回数等を考慮して，一回の地震イベント時の固有透水係数を検討したい．
[引用文献]Kondo, H. et al., 2005. Tectonics 24 (6), TC6008; Oda, M., 1983. Mech. Mater. 2 (2), 163–171; Sibson, R. H., 1990. Geological Society, London, Special Publications, 54, 15-28; Takemura and Oda., 2004．Techtonophysics, 387(1-4), 131-150; Tsuji, T. et al., 2006. Geophysical Research Letters, 33(18), L18309; Tsuji, T. et al., 2014. Earth and Planetary Science Letters, 396(15), 165-178.
調査対象とした延岡衝上断層は，南海トラフの震源断層である巨大分岐断層の陸上アナログとして研究されている（例えばTsuji et al., 2006; Kondo et al., 2005）．上盤と下盤はそれぞれ最高被熱約320℃の砂岩泥岩互層と250℃の泥質メランジュで構成されており，9.1〜7.0 kmの深さにあったと推定される（Kondo et al., 2005）．また，ダメージゾーンには引張亀裂を充填する石英脈が多数観察できる．この延岡衝上断層を対象に以下の2つを実施した．a）石英脈の測定：延岡衝上断層を挟む下盤7ヶ所，上盤1ヶ所の計8ヶ所で，石英脈群の幾何情報（走向傾斜・幅・長さ）の測定と露頭から石英脈の密度を推定するためのトレース図の作成を行った．ここで，計測時に設定するグリッドの長さは，断面に見える亀裂の平均長さの10倍とすることで代表要素となる（Takemura and Oda., 2004）ため，グリッドの一辺はこれを満たした2.5 mと設定した．b）固有透水係数の推定：Oda(1983)による透水テンソルの手法を用いてa）で測定した幾何情報から，石英脈が流体の移動経路であった時の固有透水係数kijと最大・中間・最小固有透水係数k1，k2，k3の流動方向を算出した．また，露頭から得られる幾何情報に基づいた三次元固有透水係数の推定法の検証を行った．走査線の総長さを2.5 mグリッドに対して一方向につき12本と設定したところ，三次元固有透水係数の推定には十分であった．
解析の結果，最大固有透水係数k1は10-9から10-10 m2のオーダーであった．これは，断層コアに近づくほど大きく，離れるほど小さい値を示した．最大固有透水係数k1の流動方向は延岡衝上断層断層に対して高角な方向であり，断層にほぼ垂直方向に流体が流れやすかったことがわかった．求めた固有透水係数は，過去の地震イベントで形成された石英脈の累積のデータを基にしているため，母岩の透水係数よりも遥かに高い値になっている．今後はこれを地震の発生回数等を考慮して，一回の地震イベント時の固有透水係数を検討したい．
[引用文献]Kondo, H. et al., 2005. Tectonics 24 (6), TC6008; Oda, M., 1983. Mech. Mater. 2 (2), 163–171; Sibson, R. H., 1990. Geological Society, London, Special Publications, 54, 15-28; Takemura and Oda., 2004．Techtonophysics, 387(1-4), 131-150; Tsuji, T. et al., 2006. Geophysical Research Letters, 33(18), L18309; Tsuji, T. et al., 2014. Earth and Planetary Science Letters, 396(15), 165-178.