16:00 〜 18:30
[R13-P-4] 砂箱クーロンウェッジのフロンタルスラスト形成時に見られる変形と応力の周期性
キーワード：付加体、沈み込み帯、断層、砂箱実験
プレート沈み込み帯にできるクーロンウェッジの特徴の一つは，変形に伴ってウェッジ内部に新しい剪断帯ができていくことである．剪断帯の変位速度の減少（あるいは停止）から新規剪断帯形成への仕組みを理解することは，ウェッジ内部および周辺で起こる地殻変動や物質循環を把握する上で重要である．模型実験を使ってクーロンウェッジ先端部の変形を調べた研究例としては，粒子画像流速測定法（PIV）を用いた例（Adam et al., 2005），デジタル相関法によりフロンタルスラスト形成時の変形過程を詳細に調べた例（Dotare et al., 2016），フロンタルスラストの形成周期に伴う荷重のサイクルを調べた例（Ritter et al., 2018），などがある．本研究では，乾燥砂で作ったクーロンウェッジをX線CTスキャナで連続撮影し，変形時の荷重データと比べることで，新しいフロンタルスラストができる過程で起こる砂層の変形と荷重の関係について調べた．
クーロンウェッジは，シートを敷いたアクリル容器（幅118 mm，長さ693 mm，高さ158 mm）に豊浦硅砂（径106-300μm）を厚さ20 mmで敷き詰め，シートを水平に250 mm引いて砂を固定壁に押し付けて作った．変形の様子は写真で連続撮影して記録した．また，一部の実験は，写真撮影と並行して海洋コア総合研究センターにてX線CTを撮影して，ウェッジの内部変形を観察した．さらに，ロードセルを使ってシートを引っ張るときにかかる水平荷重も記録した．
計9回行った全ての実験で，複数の剪断帯が次々と形成されながらクーロンウェッジが大きくなっていった．一つの条件について2回以上の実験を行った結果，全ての条件において地質構造や変形過程に目立った違いは認められず同様の結果を示した．よって，今回行った実験は再現性があると判断した．
砂を自由落下させて敷き詰めた実験では，変形と荷重において特徴的な周期性が認められ，一つの周期をステージI, II, III, IVの4つの期間に分けた．ステージIは，ウェッジ先端部に新しい剪断帯ができた直後で，荷重は一定あるいは緩やかに増加する．ステージIIは，開始時期がウェッジの最高地点の上昇開始とおおよそ一致し，荷重の増加率が大きくなる．ステージIIIでは，荷重の増加率がさらに大きくなる．このときは，クーロンウェッジ全体あるいは一部で砂粒子間にかかる荷重が大きくなり，一部ではコントラクタンシーが起こっているかもしれない．ステージIVでは荷重が減少し，このときにクーロンウェンジの先端部でCT値が下がり，デコルマンが伝播して新しい剪断帯ができる様子をX線CT画像で観察できた．荷重の減少は剪断帯の新規形成による歪み弱化に起因すると考えた．これらの挙動は，先行研究の結果や解釈が示す変形や荷重のパターンとも概ね調和的である．
引用文献
Adam et al., 2005, Jour. Struct. Geol., 27, 283–301.
Dotare et al., 2016, Tectonophysics, 684, 148–156.
Ritter et al., 2018, Tectonophysics, 722, 400–409.
クーロンウェッジは，シートを敷いたアクリル容器（幅118 mm，長さ693 mm，高さ158 mm）に豊浦硅砂（径106-300μm）を厚さ20 mmで敷き詰め，シートを水平に250 mm引いて砂を固定壁に押し付けて作った．変形の様子は写真で連続撮影して記録した．また，一部の実験は，写真撮影と並行して海洋コア総合研究センターにてX線CTを撮影して，ウェッジの内部変形を観察した．さらに，ロードセルを使ってシートを引っ張るときにかかる水平荷重も記録した．
計9回行った全ての実験で，複数の剪断帯が次々と形成されながらクーロンウェッジが大きくなっていった．一つの条件について2回以上の実験を行った結果，全ての条件において地質構造や変形過程に目立った違いは認められず同様の結果を示した．よって，今回行った実験は再現性があると判断した．
砂を自由落下させて敷き詰めた実験では，変形と荷重において特徴的な周期性が認められ，一つの周期をステージI, II, III, IVの4つの期間に分けた．ステージIは，ウェッジ先端部に新しい剪断帯ができた直後で，荷重は一定あるいは緩やかに増加する．ステージIIは，開始時期がウェッジの最高地点の上昇開始とおおよそ一致し，荷重の増加率が大きくなる．ステージIIIでは，荷重の増加率がさらに大きくなる．このときは，クーロンウェッジ全体あるいは一部で砂粒子間にかかる荷重が大きくなり，一部ではコントラクタンシーが起こっているかもしれない．ステージIVでは荷重が減少し，このときにクーロンウェンジの先端部でCT値が下がり，デコルマンが伝播して新しい剪断帯ができる様子をX線CT画像で観察できた．荷重の減少は剪断帯の新規形成による歪み弱化に起因すると考えた．これらの挙動は，先行研究の結果や解釈が示す変形や荷重のパターンとも概ね調和的である．
引用文献
Adam et al., 2005, Jour. Struct. Geol., 27, 283–301.
Dotare et al., 2016, Tectonophysics, 684, 148–156.
Ritter et al., 2018, Tectonophysics, 722, 400–409.