[S-CG63] 変動帯ダイナミクス

[SCG63-16] DFDP-2 BHTV解析に基づく断層岩の構造と応力解析

*重松 紀生¹、Massiot Cécile²、Townend John²、Doan Mai-Linh³、McNamara David D.⁴、Toy Virginia⁵、Sutherland Rupert⁴、DFDP-2 Science Team (1.独立行政法人産業技術総合研究所活断層・火山研究部門、2.ビクトリア大学ウェリントン、3.グルノーブル大学、4.ニュージーランド国立地質・核科学研究所、5.オタゴ大学)

キーワード：アルパイン断層、BHTV 検層、断層岩の構造、応力テンソル

ニュージーランド南島の西海岸のアルパイン断層の平均活動間隔は 330 年，最新活動は1717年であり，地震後経過率が高い．アルパイン断層掘削の目的の一つに地震が起こる前の応力状態を把握することがある．従来，アルパイン断層周囲の応力は地震の発震機構による応力逆解析により求められているが，アルパイン断層近傍では地震活動は低調であり応力状態を知ることはできない．DFDP-2 の坑井を用いた現地応力測定が断層近傍の応力状態に制約を与えることが期待されていた．
しかし，DFDP-2では掘削中のトラブルにより現地応力測定を断念した．一方，DFDP-2では各種物理検層が行われた．ボアホールテレビューアー (BHTV) 検層による坑壁画像の解析から各種面状構造の方位が得られた．本発表ではBHTV検層により得られた2244個の面状構造のうち，亀裂 (断層) と考えられる1680個の方位に基づき応力解析を行った．
BHTV検層により得られた亀裂の方位は滑り方向を含まない不完全な断層スリップデータであることから，解析には画像解析で直線抽出に用いられる Hough 変換を用いた．アルパイン断層のテクトニックな状況から，亀裂は単一の応力場に支配され，逆断層成分を持ち，かつアルパイン断層に平行な亀裂はアルパイン断層同様に上盤西移動の剪断センスを持つと仮定した．
全深度の解析結果は最大圧縮応力軸の方位角と沈下角が124°と30°，最小圧縮応力軸の方位角と沈下角が23°と 19°(±30°)，応力比が0.288と求まっている．これまで地震学的に求められている解とはわずかに異なる．一方，この方位はアルパイン断層近傍において地質学的に推定されている圧縮方向と引っ張り方向に比較的に近い．
次に抗井に沿って20 m 間隔ごとに応力解を求めた．大部分の深度では全深度で求めた解と同様の結果が得られている．一方，掘削深度 720-740 mと780-860 mでは最大圧縮応力軸の沈下角が浅い，もしくは最小圧縮応力軸の沈下角が大きく，また応力比も大きい．
一方，DFDP-2 では光ファイバー測温により温度分布が求められている．720 m 付近より浅い深度では 150 ℃/km 近い高い値を持つのに対し，それ以深では地温勾配が 50℃/km程度であり，この温度勾配の変曲点と応力テンソル逆解析の結果が一致する．また掘削泥水を用いた水理試験に基づくと500 m付近で水頭高 30 m であるのに対し，720 m以深では水頭高は60 m 程度である．さらに全深度で求めた解に対する剪断応力と法線応力を深度ごとに三次元モール円にプロットすると，応力解が全体の結果と一致しない 720-740 mと780-860 mでは剪断応力の小さい亀裂が多数みられる．
間隙水圧が高い条件は，応力に対して滑りにくい方位でも滑りうる．720 m以深については，過去に高い間隙水圧であったため，亀裂分布パターンが他と異なり，このことが異なる応力解，温度構造等に影響を与えている可能性がある．高間隙水圧の可能性の検討についてはボーリングコアに基づく断層スリップデータの取得が必要である．