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[SSS10-P19] 根尾谷断層破砕帯浅部の変形構造と地震性すべりの関係
キーワード：断層、熱圧化、バライト
断層浅部は、大きな歪みエネルギーを蓄えることができないため、地震発生の上でこれまで重要視されていなかった。しかし、東北地方太平洋沖地震では、浅部ほど変位量が増加し、海溝軸で65 mの変動があったと推定された(Sun et al., 2017)。また、林ほか（2017）では、東北地方太平洋沖地震前後で応力状態を比較すると、日本海溝付近のプレート境界断層の浅い部分は，蓄積されていた応力とエネルギーを解放し、大きな断層すべりを引き起こす一因となったことが分かっている。このことから、プレート境界で発生する地震では、断層浅部での応力解放がすべり量の増大にかかわっていると考えられる。一方で、内陸地震における断層活動時に断層浅部で生じる現象は不明であり解明することが望まれる。
根尾谷断層は1891年に世界最大級の内陸地震である濃尾地震を引き起こした断層である。濃尾地震に伴う変位量は最大で左横ずれ8 m、鉛直変位量も最大6 mにも及んだ（村松ほか、2002）。大谷ほか(2024)では、原子力規制庁により根尾水鳥で行われたボーリングで採取されたコア試料を観察し、深度380 m付近では熱圧化（thermal pressurization）による断層の強度低下が起きた可能性が高いことが分かっている。この研究は、100 m以深のボーリングコアを用いて行われている。よって本研究では、根尾谷断層の地表露頭や100 mより浅い地点での変形構造等を観察し、断層活動に伴って生じるすべり面内およびその近傍に生じる現象と深度との関係を明らかにすることを目的とする。
本研究では、根尾谷断層の最新すべり面を含む地表露頭とボーリングコアの試料を観察した。地表露頭とボーリング地点は岐阜県本巣市の根尾長嶺に位置している。原子力規制庁により、R3NDFP-1孔とR3NDFD-1 孔が根尾谷断層の走向と直交する角度で掘削された。R3NDFP-1孔は水平面から下に60°、掘削⾧ 30 mであり、掘削深度16 mで最新すべり面を貫通する。R3NDFD-1 孔は水平面から下に82°、掘削⾧80 mであり、掘削深度65 mで最新すべり面を貫通する。地表露頭、深度16 m、深度65 mの各試料から岩石薄片を作成し、SEM(走査型電子顕微鏡)によるBSE像観察を行った。
観察の結果、全ての岩石薄片からバライト（硫酸バリウム）が発見された。地表露頭の岩石薄片からは最新すべり面周辺でのみ発見された。深度16 mの岩石薄片からは亀裂内に分布するバライト、放射状のバライトが発見された。深度65 mの岩石薄片からは深度16 mと同様のバライトに加えてバライトの鉱物脈が発見された。
硫酸バリウムは水にほとんど溶けない物質として知られているが、0℃から100℃までは温度が上昇するほど溶解度が増加し100℃より高温で低下すること、圧力が高いほど溶解度が上昇することが分かっている（Shi et al., 2023）。このことから、バライトは以下の過程を経て形成されたと考えられる。
まず、断層活動によって熱圧化が発生し、すべり面周辺の温度と圧力が上昇、間隙水中に硫酸バリウムが溶出する。次に、断層活動によって生じた亀裂を硫酸バリウムが溶けた間隙水が満たす。最後に、間隙水の温度が低下し、亀裂に硫酸バリウムが沈殿する。
このように、バライトは断層活動時に熱圧化が発生し、温度・圧力が上昇した根拠となると考えられ、内陸断層浅部で断層すべりが促進された可能性がある。
引用文献：
大谷ほか(2024)日本地質学会第131年学術大会講演要旨集, G5-O-2.
村松ほか(2002)濃尾地震と根尾谷断層-内陸最大の地震と断層の諸性質-、古今書院、pp.340.
林ほか（2017）地学雑誌, 126, pp.223-246.
Sun et al. (2017) Nature Communication, 8, 14044.
Shi et al. (2023) ACS Omega, 8, pp.20440-20449.
根尾谷断層は1891年に世界最大級の内陸地震である濃尾地震を引き起こした断層である。濃尾地震に伴う変位量は最大で左横ずれ8 m、鉛直変位量も最大6 mにも及んだ（村松ほか、2002）。大谷ほか(2024)では、原子力規制庁により根尾水鳥で行われたボーリングで採取されたコア試料を観察し、深度380 m付近では熱圧化（thermal pressurization）による断層の強度低下が起きた可能性が高いことが分かっている。この研究は、100 m以深のボーリングコアを用いて行われている。よって本研究では、根尾谷断層の地表露頭や100 mより浅い地点での変形構造等を観察し、断層活動に伴って生じるすべり面内およびその近傍に生じる現象と深度との関係を明らかにすることを目的とする。
本研究では、根尾谷断層の最新すべり面を含む地表露頭とボーリングコアの試料を観察した。地表露頭とボーリング地点は岐阜県本巣市の根尾長嶺に位置している。原子力規制庁により、R3NDFP-1孔とR3NDFD-1 孔が根尾谷断層の走向と直交する角度で掘削された。R3NDFP-1孔は水平面から下に60°、掘削⾧ 30 mであり、掘削深度16 mで最新すべり面を貫通する。R3NDFD-1 孔は水平面から下に82°、掘削⾧80 mであり、掘削深度65 mで最新すべり面を貫通する。地表露頭、深度16 m、深度65 mの各試料から岩石薄片を作成し、SEM(走査型電子顕微鏡)によるBSE像観察を行った。
観察の結果、全ての岩石薄片からバライト（硫酸バリウム）が発見された。地表露頭の岩石薄片からは最新すべり面周辺でのみ発見された。深度16 mの岩石薄片からは亀裂内に分布するバライト、放射状のバライトが発見された。深度65 mの岩石薄片からは深度16 mと同様のバライトに加えてバライトの鉱物脈が発見された。
硫酸バリウムは水にほとんど溶けない物質として知られているが、0℃から100℃までは温度が上昇するほど溶解度が増加し100℃より高温で低下すること、圧力が高いほど溶解度が上昇することが分かっている（Shi et al., 2023）。このことから、バライトは以下の過程を経て形成されたと考えられる。
まず、断層活動によって熱圧化が発生し、すべり面周辺の温度と圧力が上昇、間隙水中に硫酸バリウムが溶出する。次に、断層活動によって生じた亀裂を硫酸バリウムが溶けた間隙水が満たす。最後に、間隙水の温度が低下し、亀裂に硫酸バリウムが沈殿する。
このように、バライトは断層活動時に熱圧化が発生し、温度・圧力が上昇した根拠となると考えられ、内陸断層浅部で断層すべりが促進された可能性がある。
引用文献：
大谷ほか(2024)日本地質学会第131年学術大会講演要旨集, G5-O-2.
村松ほか(2002)濃尾地震と根尾谷断層-内陸最大の地震と断層の諸性質-、古今書院、pp.340.
林ほか（2017）地学雑誌, 126, pp.223-246.
Sun et al. (2017) Nature Communication, 8, 14044.
Shi et al. (2023) ACS Omega, 8, pp.20440-20449.