11:15 〜 11:30
[MIS13-09] 軟岩に対する圧密試験の有用性と宮崎層群の発達史
キーワード：前弧海盆、宮崎層群、圧密試験、ビトリナイト反射率、石灰質ナンノ化石、岩石化
泥岩に対する圧密試験は、一軸歪状態を仮定できる場合、岩石の経験した最大有効応力を直接算出できるため、堆積盆形成初期から現在にかけての変動帯のテクトニクスを把握する上で重要である。本研究は、空隙率の小さい（< 20%）軟岩に対する圧密試験方法を提案し、その有用性を確認する。さらに試験結果を用いて、堆積岩物性の観点から宮崎層群の発達史を示す。
新第三系宮崎層群は、微化石から得られる堆積年代にほとんど差がないにも関わらず、地域による岩相と圧密度の側方変化が著しいことから、最も岩石化が進行した南部青島相、半固結状態の中央部宮崎相、相対的に未固結な北部妻相に区分されている。
宮崎層群各相の最大埋没深度を検討するため、泥岩を用いて圧密試験を実施した。実験室で一軸歪状態を再現し泥岩を圧密させていくと、泥岩は大気圧から過去に経験した最大有効応力（上載圧―間隙水圧）までは弾性変形の挙動を示すが、それを超える応力では降伏し、塑性変形することが知られている。試験で得られる圧密曲線から降伏点を決定し、泥岩が経験した最大有効応力を算出する。ここで、空隙率20%以下の圧密した泥岩の場合、試験中に過剰間隙水圧が発生し、圧密の進行が阻害されるため、降伏点が不明瞭であることが問題となった。本研究では過剰間隙水圧の発生を回避するため、試験前の泥岩の飽和度を50%に調節し、通常より遅いひずみ速度（0.01%/min）で圧密試験を実施した。さらに１つの泥岩から試料を複数個作成し、試験の再現性を確かめた。試験の結果、同時異相の圧密降伏応力は南部ほど明瞭に大きく（青島相：38.2 MPa，宮崎相：13.8–16.2 MPa，妻相：13.6–15.5 MPa）、これから計算される最大埋没深度は南部ほど大きかった（青島相：3590 m，宮崎相：1390–1600m，妻相：1370–1550 m）。
圧密降伏応力の妥当性を評価するため、圧密試験と同じ地点から得られた最高被熱温度を用いて、地温勾配を2通りの方法（1）圧密試験で得られた2地点の埋没深度差から、（2）地質図から得られる層序の厚さから、それぞれ計算し比較した。その結果、青島相では（1）17.8°C/km、（2）17.3°C/km、妻相では（1）28.8°C/km、（2）26.7°C/kmと、それぞれ近い値が算出されたことから、得られた最大埋没深度は層序と調和的で、圧密降伏応力の妥当性が確かめられた。青島相の地温勾配が妻相に対して低いのは、南部ほど堆積岩がよく圧密されており、熱伝導率が高いことに起因する。圧密試験と同じ地点の泥岩の熱伝導率を測定したところ、南部ほど高く（青島相：1.87 W/mK，妻相：1.62 W/mK）、妻相上部では1.47 W/mKと、空隙率の減少とともに熱伝導率は上昇する傾向を示した。
以上の結果から、宮崎層群の発達史を示す。宮崎層群は南部ほど圧密が進行しており、最大埋没深度が大きい。これは、青島相に相当する砂岩と泥岩は、堆積中心の深海に堆積し深く埋没したのに対して、同時期の宮崎相と妻相はより浅海環境に堆積し埋没深度が小さかったためである。その後、宮崎層群は南部ほど大きく隆起し、現在のような岩相と岩石物性の側方変化が見られるようになった。地域によって異なる隆起を引き起こした原因として、約200万年前の南九州地域の反時計回り回転運動と、九州パラオ海嶺の沈み込みが挙げられる。宮崎層群にみられる圧密特性の空間分布は、堆積環境の側方変化と鮮新世以降の南九州地域のテクトニクスを反映している。
新第三系宮崎層群は、微化石から得られる堆積年代にほとんど差がないにも関わらず、地域による岩相と圧密度の側方変化が著しいことから、最も岩石化が進行した南部青島相、半固結状態の中央部宮崎相、相対的に未固結な北部妻相に区分されている。
宮崎層群各相の最大埋没深度を検討するため、泥岩を用いて圧密試験を実施した。実験室で一軸歪状態を再現し泥岩を圧密させていくと、泥岩は大気圧から過去に経験した最大有効応力（上載圧―間隙水圧）までは弾性変形の挙動を示すが、それを超える応力では降伏し、塑性変形することが知られている。試験で得られる圧密曲線から降伏点を決定し、泥岩が経験した最大有効応力を算出する。ここで、空隙率20%以下の圧密した泥岩の場合、試験中に過剰間隙水圧が発生し、圧密の進行が阻害されるため、降伏点が不明瞭であることが問題となった。本研究では過剰間隙水圧の発生を回避するため、試験前の泥岩の飽和度を50%に調節し、通常より遅いひずみ速度（0.01%/min）で圧密試験を実施した。さらに１つの泥岩から試料を複数個作成し、試験の再現性を確かめた。試験の結果、同時異相の圧密降伏応力は南部ほど明瞭に大きく（青島相：38.2 MPa，宮崎相：13.8–16.2 MPa，妻相：13.6–15.5 MPa）、これから計算される最大埋没深度は南部ほど大きかった（青島相：3590 m，宮崎相：1390–1600m，妻相：1370–1550 m）。
圧密降伏応力の妥当性を評価するため、圧密試験と同じ地点から得られた最高被熱温度を用いて、地温勾配を2通りの方法（1）圧密試験で得られた2地点の埋没深度差から、（2）地質図から得られる層序の厚さから、それぞれ計算し比較した。その結果、青島相では（1）17.8°C/km、（2）17.3°C/km、妻相では（1）28.8°C/km、（2）26.7°C/kmと、それぞれ近い値が算出されたことから、得られた最大埋没深度は層序と調和的で、圧密降伏応力の妥当性が確かめられた。青島相の地温勾配が妻相に対して低いのは、南部ほど堆積岩がよく圧密されており、熱伝導率が高いことに起因する。圧密試験と同じ地点の泥岩の熱伝導率を測定したところ、南部ほど高く（青島相：1.87 W/mK，妻相：1.62 W/mK）、妻相上部では1.47 W/mKと、空隙率の減少とともに熱伝導率は上昇する傾向を示した。
以上の結果から、宮崎層群の発達史を示す。宮崎層群は南部ほど圧密が進行しており、最大埋没深度が大きい。これは、青島相に相当する砂岩と泥岩は、堆積中心の深海に堆積し深く埋没したのに対して、同時期の宮崎相と妻相はより浅海環境に堆積し埋没深度が小さかったためである。その後、宮崎層群は南部ほど大きく隆起し、現在のような岩相と岩石物性の側方変化が見られるようになった。地域によって異なる隆起を引き起こした原因として、約200万年前の南九州地域の反時計回り回転運動と、九州パラオ海嶺の沈み込みが挙げられる。宮崎層群にみられる圧密特性の空間分布は、堆積環境の側方変化と鮮新世以降の南九州地域のテクトニクスを反映している。