[S-CG44] Science of slow-to-fast earthquakes

[SCG44-P05] 砂層の強度構造が付加体ウェッジの構造に与える影響

*橘 隆海¹、藤内 智士¹、山田 泰広² (1.高知大学、2.九州大学)

キーワード：付加体、沈み込み帯、デコルマ、模型実験、X線コンピュータトモグラフィー

プレートの沈み込み帯に形成される付加体ウェッジは，多数のせん断帯が形成されることが特徴的である．このせん断帯はウェッジの変形様式や流体の流れを制御しており，せん断帯の形成機構は極めて重要である．砂箱実験による先行研究では，典型的なウェッジの形状とせん断帯のパターンが報告されている．本研究では，砂の充てん方法や材質を変え初生的な強度構造が異なる砂層を用意し，変形様式のバリエーションについて検討した．
付加体ウェッジは，乾燥砂（厚さ約18mm）をアクリル製の箱（118mm×693mm×158mm）に底面シートを敷き，箱から引き出して砂層を変形させることができるようにしたものである．シートの水平変位は250mmで，砂層を固定壁に対して変位させ，変形させた．砂の初期状態は，(A)自由落下で充てんした砂層，(B)流し込みで充てんした砂層，(C)マイクロビーズ（撒き砂）と自由落下砂層からなる2層，(D)マイクロビーズと流し込み砂層からなる2層の計4種類を実験した．各実験における変形は連続写真で記録した．一部の実験では，X線コンピュータトモグラフィー（XCT）を用いてスキャンを行い，またロードセルを用いてシートを引っ張る力を測定した．
実験の結果，付加体ウェッジの表面傾斜角は実験Aで最も大きくなり，実験B ，C，D の順に傾斜角が小さくなった．また，実験Bでは実験Aよりもせん断帯の間隔が狭くなっているが，これは流し込んだ砂層のひずみ弱化の程度が小さいためであると考えられる．実験CおよびDでは，バックスラストが明瞭に発達し，底面のマイクロビーズ層がデコルマとして変位していることがわかる．自由落下で充てんした砂層では，新たなせん断帯（フロントスラスト）が形成される直前にデコルマの伝播が断続的に起こるが，基底部のマイクロビーズ層では，新たなフロントスラストが形成されるかなり以前からデコルマの伝播が始まっていることがわかる．これらの結果は，インプット堆積層の強度特性が付加体ウェッジのせん断帯間隔とデコルマの伝播様式に影響を与えることを示している．
また，Cascadia，南海トラフ，Barbadosなどの現世の付加体ウェッジにおいても，実験で観察されたような構造の特徴が観察される．天然の付加体ウェッジの検層データと反射法地震探査データを比較すると，インプット堆積層の密度構造やプロトデコルマの有無に違いがあることがわかる．このことは，インプット堆積層の強度特性が天然のウェッジの変形様式にも影響を及ぼしている可能性を示唆している．