16:00 〜 18:30
[R14-P-9] 福島県いわき市，湯ノ岳断層の破砕部性状と運動方向のインバージョン
キーワード：湯ノ岳断層、活断層、破砕部性状、運動センス、インバージョン
福島県いわき市のNW-SE系の湯ノ岳断層に沿って，2011年福島県浜通りの地震（2011年4月11日，Mj7.0）によって，N-S系の塩ノ平断層と共に正断層センスの地表変状が出現した．湯ノ岳断層では，いわき市田場坂のボーリングやトレンチ調査の結果から，MIS5e相当の中位段丘面を構成する段丘堆積物に，断層活動の累積を示す変位が認められている（東京電力，2011）．同地点において，活断層と非活断層を区別する指標を抽出する目的で，2018年にトレンチの再掘削調査が行われた（佐伯ほか，2019）．今回は，このトレンチから採取した湯ノ岳断層及びその周辺に分布する小断層の研磨片・薄片の観察結果を中心に報告する．
【トレンチの地質】
2018年田場坂トレンチでは湯ノ岳断層を介して，下盤側に古第三系白水層群石城層の細粒砂岩，上盤側に下部中新統湯長谷層群水野谷層のシルト岩が分布している様子が観察された．湯ノ岳断層の破砕帯は幅約1m弱で，断層ガウジ及び断層角礫からなる．主断層のF1断層は段丘礫層の基底面を数十cm程度正断層センスで変位させているが，破砕帯及びF2断層は段丘礫層に覆われている．破砕帯内部では，主に断層角礫において逆断層センスを示す複合面構造が観察されるが，これらは正断層センスのR1面に切られている．このほか，水野谷層のシルト岩や砂岩を切り段丘礫層に覆われる複数の小断層（F3断層〜F7断層）が確認された．
【観察試料】
各断層の断層面を含む定方位試料を採取し，研磨片及び薄片観察を実施した．研磨片はF1断層，F2断層，F6断層及びF7断層を観察対象とし，薄片は全ての断層の試料を観察した．また，F1断層の試料では，micro-CTを用いて破砕帯の内部構造を立体的に観察した．
【湯ノ岳断層の変位センス】
観察結果から，F1断層は幅20cm程度で積層構造を持つ断層ガウジを伴い，断層面はシャープで連続性が良く，直線的かつ明瞭である．最新活動面付近では正断層センスを示し，断層面から離れた部分では逆断層センスを示す変形組織も認められた（図1）．micro-CT観察の結果から，逆断層センスを示すP面は鉛直方向で最も明瞭であり，逆断層センスの運動時に水平成分がほとんど伴われていなかったと考えられる． F2断層は破砕帯と水野谷層を境する断層であるが，断層面は大きく屈曲し，それ自体が正断層センスのR1で切られているような形態を示す．研磨片・薄片観察の結果では，幅約5mmの断層ガウジを伴い，正断層センスの変形組織が認められた．
【周辺の小断層の変位センス】
小断層のうちF3断層，F4断層及びF6断層は高角断層，F5断層及びF7断層は層面すべり断層で，いずれも幅数mm程度の薄いガウジを伴う．研磨片・薄片観察の結果から，高角断層のF3断層とF4断層では正断層センスと逆断層センスの両方の変形組織が観察された．一方，層面すべり断層のF5断層とF7断層，及びF7断層と共役とみられるF6断層では，逆断層センスの変形組織が卓越していた．
【湯ノ岳断層の活動史】
観察結果から，湯ノ岳断層は逆断層から正断層へ運動方向が反転し，いずれの運動も水平成分を伴わない純粋な縦ずれであったと考えられる．Lin et al.（2013）は，藤原町阿良田北西の湯長谷層群平層と水野谷層が湯ノ岳断層で接する露頭（東京電力，2011）の構造観察を行い，正断層センスの変形構造のみを記載していることから，湯ノ岳断層は新第三系堆積後には主に正断層センスの活動だった可能性がある．一方で，青木ほか（2021）は塩ノ平断層において前期中新世の礫岩が逆断層センスの変形を被っているとしており，運動方向の反転は前期中新世に限定できる可能性がある． また，最近活動していない小断層にも，運動方向の反転が認められる事例が見つかった．これらの小断層の活動も広域応力場の変化を反映していると考えられるが，湯ノ岳断層の近傍に位置していることから，湯ノ岳断層の活動に伴って形成された局所的な応力場の影響を受けた可能性も否定出来ない． 今回観察したトレンチは新第三系と古第三系が湯ノ岳断層で接する場所であるため，それ以前の活動はこの破砕帯には記録されていない．湯ノ岳断層の活動を総括するためには，より古い基盤岩中の破砕帯を観察する必要がある．
【引用文献】
青木和弘ほか，2021，応用地質，62，64-81．
Lin A. et al., 2013, Bull. Seismo. Soc. Amer., 103, 1603-1613.
佐伯 健太郎ほか，2019，日本地質学会第126年学術大会講演要旨，R15-P-5．
東京電力株式会社，2011，湯ノ岳断層に関する追加調査結果の報告．82p．
【トレンチの地質】
2018年田場坂トレンチでは湯ノ岳断層を介して，下盤側に古第三系白水層群石城層の細粒砂岩，上盤側に下部中新統湯長谷層群水野谷層のシルト岩が分布している様子が観察された．湯ノ岳断層の破砕帯は幅約1m弱で，断層ガウジ及び断層角礫からなる．主断層のF1断層は段丘礫層の基底面を数十cm程度正断層センスで変位させているが，破砕帯及びF2断層は段丘礫層に覆われている．破砕帯内部では，主に断層角礫において逆断層センスを示す複合面構造が観察されるが，これらは正断層センスのR1面に切られている．このほか，水野谷層のシルト岩や砂岩を切り段丘礫層に覆われる複数の小断層（F3断層〜F7断層）が確認された．
【観察試料】
各断層の断層面を含む定方位試料を採取し，研磨片及び薄片観察を実施した．研磨片はF1断層，F2断層，F6断層及びF7断層を観察対象とし，薄片は全ての断層の試料を観察した．また，F1断層の試料では，micro-CTを用いて破砕帯の内部構造を立体的に観察した．
【湯ノ岳断層の変位センス】
観察結果から，F1断層は幅20cm程度で積層構造を持つ断層ガウジを伴い，断層面はシャープで連続性が良く，直線的かつ明瞭である．最新活動面付近では正断層センスを示し，断層面から離れた部分では逆断層センスを示す変形組織も認められた（図1）．micro-CT観察の結果から，逆断層センスを示すP面は鉛直方向で最も明瞭であり，逆断層センスの運動時に水平成分がほとんど伴われていなかったと考えられる． F2断層は破砕帯と水野谷層を境する断層であるが，断層面は大きく屈曲し，それ自体が正断層センスのR1で切られているような形態を示す．研磨片・薄片観察の結果では，幅約5mmの断層ガウジを伴い，正断層センスの変形組織が認められた．
【周辺の小断層の変位センス】
小断層のうちF3断層，F4断層及びF6断層は高角断層，F5断層及びF7断層は層面すべり断層で，いずれも幅数mm程度の薄いガウジを伴う．研磨片・薄片観察の結果から，高角断層のF3断層とF4断層では正断層センスと逆断層センスの両方の変形組織が観察された．一方，層面すべり断層のF5断層とF7断層，及びF7断層と共役とみられるF6断層では，逆断層センスの変形組織が卓越していた．
【湯ノ岳断層の活動史】
観察結果から，湯ノ岳断層は逆断層から正断層へ運動方向が反転し，いずれの運動も水平成分を伴わない純粋な縦ずれであったと考えられる．Lin et al.（2013）は，藤原町阿良田北西の湯長谷層群平層と水野谷層が湯ノ岳断層で接する露頭（東京電力，2011）の構造観察を行い，正断層センスの変形構造のみを記載していることから，湯ノ岳断層は新第三系堆積後には主に正断層センスの活動だった可能性がある．一方で，青木ほか（2021）は塩ノ平断層において前期中新世の礫岩が逆断層センスの変形を被っているとしており，運動方向の反転は前期中新世に限定できる可能性がある． また，最近活動していない小断層にも，運動方向の反転が認められる事例が見つかった．これらの小断層の活動も広域応力場の変化を反映していると考えられるが，湯ノ岳断層の近傍に位置していることから，湯ノ岳断層の活動に伴って形成された局所的な応力場の影響を受けた可能性も否定出来ない． 今回観察したトレンチは新第三系と古第三系が湯ノ岳断層で接する場所であるため，それ以前の活動はこの破砕帯には記録されていない．湯ノ岳断層の活動を総括するためには，より古い基盤岩中の破砕帯を観察する必要がある．
【引用文献】
青木和弘ほか，2021，応用地質，62，64-81．
Lin A. et al., 2013, Bull. Seismo. Soc. Amer., 103, 1603-1613.
佐伯 健太郎ほか，2019，日本地質学会第126年学術大会講演要旨，R15-P-5．
東京電力株式会社，2011，湯ノ岳断層に関する追加調査結果の報告．82p．