[3poster39-46] R13 [Regular Session]Subduction zones and on-land accretionary complexes

[R13-P-6] (entry) Paleo-stress analysis on a fault zone related to underplating: Mugi melange in the Northnern Shimanto Belt

*Takahiro Hosokawa¹, Yoshitaka Hashimoto¹ (1. Kochi University)

Keywords:Paleo stress, Subduction zone, Fault related to underplating, Stress change

地震サイクルに伴い沈み込み帯の応力場が逆断層と正断層で入れ替わることが東北地方太平洋沖地震で観測された(e.g., Asano et al.,2011; Hasegawa et al.,2011, 2012)。陸上付加体におけるメランジュ相から地震断層帯までを対象とした古応力解析からも、同様の変化が得られている(Hashimoto et al., 2014)。しかし、底付け断層帯を対象とした例はない。そこで本研究では、底付け断層帯を対象に古応力解析を行い、陸上付加体での応力場の変化を付加体断層発達史の中で包括的に理解することを目的とする。 牟岐メランジュは四万十帯北帯に属しており、赤色頁岩、チャート、酸性凝灰岩と玄武岩、砂岩および黒色頁岩で構成されている。牟岐メランジュは、水落断層を境に、上部セクションと下部セクションに分けることができ、堆積年代は、上部セクションは白亜紀末期、下部セクションは古第三紀初頭の年代を示す(Shibata et al., 2008)。又、最高被熱温度は上部セクションで約170ー200℃、下部セクションで約130ー150℃である(Ikesawa et al., 2005)。玄武岩を基底とする海洋底プレート層序が繰り返す底付け付加体であり、本研究ではユニット境界断層の一つを対象に行った。ユニット境界では、東北東に走向を持ち、北又は南に急傾斜する厚さ約20mの主に玄武岩類からなる断層帯が見られる。この断層帯によって海洋底プレート層序が繰り返すデュープレックス構造が復元されていることから、この断層帯は底付け付加に関連していると考えられる(Ikesawa et al., 2005)。断層帯境界付近のメランジュでは、伸張クラックを充填する鉱物脈の濃集帯が見られる。この鉱物脈は、メランジュ構造を切り、頁岩が優勢なメランジュ部分でネットワーク状に発達している。このネットワーク状鉱物脈はその位置関係から底付け断層に強く関連していることが示唆される。この鉱物脈から流体包有物で温度・圧力は、135ー245℃、107ー149MPaと推定されている(Matsumura et al.,2003)。 　Yamaji and Sato,(2011)、Yamaji,(2016)は、伸張クラックの極の混合ビンガム分布を検出することで、複数の古応力を自動的に復元することを可能にした。本研究では、この手法を伸張クラックであるネットワーク状鉱物脈に適応した。クラスター数を1から5まで設定し、各5回計算を行った。その結果、クラスター数が３のときベイズ情報基準が最も小さい値を示すため、3つのクラスター数の結果が他のクラスター数の結果よりも最適であると言える。その3つのクラスターを応力１、応力２、および応力3とする。応力１は、σ1: 175.4/14.9, σ2: 325.3/72.9, σ3: 83.2/8.2,　応力比(Phi)=0.0508、応力２は、σ1: 327.9/55.7, σ2: 58.6/0.5, σ3: 149.0/34.3, Phi=0,1263, 応力３は、σ1: 204.7/69.9, σ2: 303.1/3.0, σ3: 34.2/19.8, Phi=0.1583であった。底付け断層は、水平なデコルマと平行であったと考えるとメランジュ及び断層帯を走向の東北東を軸とし、面構造を水平にするように回転させ、鉱物脈が形成された当時の応力場を推定した。その結果、応力１は高角なσ1、東北東に水平なσ3を持ち、正断層の応力場であり、応力2は南南東に水平なσ1、北東に水平なσ2、高角なσ3の逆断層応力場、応力3は南南東に水平なσ1、高角なσ2、北東に水平なσ3の横ずれ断層の応力場となる。応力２と応力３は共通のσ1を持ち、σ２とσ３が交換されている関係にある。これは応力比が小さいため、簡単に交換が起きたのではないかと考える。すなわち応力2と応力３は付加体に一般的な逆断層応力場と解釈できる。一方、応力1は正断層応力場であることから、ネットワーク状鉱物脈は逆断層場と正断層場の両方を記録していると言える。以上のことから、地震発生後の応力降下によって逆断層の応力場から正断層の応力場に変わる地震サイクルが底付け断層でも起きていることが示唆される。
引用文献 　Asano et al., 2011, EPS; Hasegawa et al., 2011, EPS; Hasegawa et al.,2012, EPSL; Hashimoto et al., 2014, Tectonics; Shibata et al., 2008, Isl. Arc; Ikesawa et al., 2005, Tectonophysics; Matsumura et al., 2003, Geology; Yamaji and Sato., 2011, J. Struct. Geol.; Yamaji., 2016, Isl. Arc