[T13-P-8] (entry) Frictional properties of faults in shallow portion
of subduction zones: the Sengen Fault, southern Miura Peninsula, central Japan
Keywords:Very low frequency earthquakes, velocity step test, clay minerals, offscraped accretionary prism
海底面下3~5km以内の深さでは、断層物質は正の摩擦速度依存性を持ち、不安定滑りを起こさないと考えられてきた(Scholz,1998)。しかし、近年浅部付加体内部で見つかった超低周波地震や浅部低周波微動は、付加体浅部の断層が不安定滑りを起こしうることを示唆している(Ito, Obara, 2006a)。本研究で扱う浅間断層は、三浦層群三崎層層を切る、三浦半島南部に露出する断層である。浅間断層は、剥ぎ取り付加体のデコルマ面から分岐する点(Yamamoto et al., 2005)で、超低周波地震の震源であると考えられている断層と同様の特徴を有する。本研究では、浅部付加体のImbricate thrust が持つ摩擦の特性と構造を調べること、および浅間断層の滑り履歴を復元することを目的として、断層試料の肉眼と偏光顕微鏡による観察、断層ガウジのXRD分析、断層試料と母岩を用いた摩擦実験を行った。また、RSFit3000(Skarbek,Savage, 2019)を用いたフィッティングにより、摩擦構成則のパラメーターであるa, b, dcを求めた。 XRD分析は、粉砕した断層ガウジ中の、2μm以下の粒子を用いた定方位試料について実施した。 摩擦実験は、粉砕して蒸留水を加えた試料を用い、垂直応力5MPa、間隙流体圧0MPa、数μm/sから数十μm/sの速度域の速度ステップ実験を行った。この速度域は、想定されている南海トラフでの超低周波地震時の滑り速度、50μm/s-2mm/s(Ito, Obara, 2006b)の下限に近い速度域である。 浅間断層の試料を観察し、この断層の変形部分を、厚さ2cm程度で黒色の断層ガウジ、上盤側の断層角礫岩、下盤側のせん断帯に分類した。これは、[Yamamoto et al., 2005]と同一である。薄片の観察では、断層ガウジ内に、断層面と平行に近い方向の粘土鉱物配列、無色鉱物の長軸配列を認め、断層角礫岩内にクラストを認めた。断層角礫岩内には、断層ガウジから離れるにしたがって粒径が大きくなるクラストを認めた。せん断帯は、ランダムに入る割れ目で母岩と区別することができた。断層ガウジのXRD解析では、断層ガウジにスメクタイトとイライトが含まれていることを示した。摩擦試験では、断層ガウジは正の摩擦速度依存性を、断層角礫岩、未変形の母岩は負の摩擦速度依存性を示した。実験を通しての摩擦の定常値は、断層ガウジで0.57-0.59程度、断層角礫岩で0.53-0.54程度、母岩で0.61-0.64程度であった。dcの値は、母岩で4.8μm、断層ガウジと断層角礫岩では20μm前後と、断層岩と母岩の間で顕著な違いを示した。浅間断層試料において、断層角礫岩の摩擦の定常値と、摩擦の速度依存性から、浅間断層が数μm/sから数十μm/sの速度域で滑った履歴を持つ場合、断層ガウジ部分にすべり変形が局所化すると、断層すべりが抑制される可能性がある。浅間断層の滑り速度が数μm/sから数十μm/sに達した可能性を検討するため、今後より低い速度域での摩擦実験が必要である。
Scholz, C. H (1998), Earthquakes and friction laws. Nature 391, 37-42.
Yoshihiro Ito, Kazushige Obara (2006a), Very low frequency earthquakes within accretionary prisms are very low stress-drop earthquakes. Geophysical research letter, 33(9).
Yoshihiro Ito, Kazushige Obara (2006b), Dynamic deformation of the accretionary prism excites very low frequency earthquakes.GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 33, L02311.
R. Skarbek and H. Savage (2019), RSFit3000: A MATLAB GUI-based program for determining rate and state frictional parameters from experimental data, Geosphere, (2019) 15 (5): 1665–1676.
Yamamoto et al., (2005), Structural characteristics of shallowly buried accretionary prism: Rapidly uplifted Neogene accreted sediments on the Miura-Boso Peninsula, central Japan, Tectonics, 24 (2005).
Scholz, C. H (1998), Earthquakes and friction laws. Nature 391, 37-42.
Yoshihiro Ito, Kazushige Obara (2006a), Very low frequency earthquakes within accretionary prisms are very low stress-drop earthquakes. Geophysical research letter, 33(9).
Yoshihiro Ito, Kazushige Obara (2006b), Dynamic deformation of the accretionary prism excites very low frequency earthquakes.GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 33, L02311.
R. Skarbek and H. Savage (2019), RSFit3000: A MATLAB GUI-based program for determining rate and state frictional parameters from experimental data, Geosphere, (2019) 15 (5): 1665–1676.
Yamamoto et al., (2005), Structural characteristics of shallowly buried accretionary prism: Rapidly uplifted Neogene accreted sediments on the Miura-Boso Peninsula, central Japan, Tectonics, 24 (2005).