[S-SS10] 地震発生の物理・断層のレオロジー

[SSS10-P28] 未変質および変質を受けた玄武岩の摩擦特性の実験的評価

*頓花 京平¹、久戸瀬 稔¹、堤 昭人²、廣野 哲朗¹ (1.大阪公立大学、2.京都大学)

キーワード：南海トラフ地震、プレート沈み込み境界、玄武岩、摩擦特性

南海トラフ地震発生時のプレート境界断層の滑り量の定量的評価は，津波の規模の推定のため極めて重要である．Hirono et al. (2016)では，IODP南海トラフ地震発生帯掘削計画で採取された熊野沖の南海トラフ巨大分岐断層のコア試料を用いて，多角的な分析・室内実験が実施され，動力学解析を経て，30-50 mの滑り量が算出されている．ただし，海底下271 mから採取された粘土質試料の分析値・実験値のみから求められている結果であり、海洋プレート層序を反映した断層モデルではないと言える．そこで，本研究では，この層序の1つの代表的な構成要素である玄武岩を用いた摩擦実験を行い，ピーク摩擦係数，動摩擦係数，定常状態に至るまでの距離Dcを定量的に評価することを目的とする．さらに，プレート境界における玄武岩の変質作用を考慮し，実験ではココスプレートの海洋地殻の基盤をなす玄武岩（未変質な玄武岩）と和歌山県日高川層群三尾メランジュに露出する変質を受けた玄武岩の2種を採用する．はじめに，両種の玄武岩を乳鉢と篩を用いて，粒径53～150　µmに精製した．試料の乾燥処理は行っていない．試料を25 mm直径の斑レイ岩の円柱ブロックで挟み，試料が漏れないようにテフロンリングで摩擦面を覆って実験を行った．回転式摩擦試験機を用いて，垂直荷重1.5 MPa，滑り速度1 m/s，滑り量 10 m，試料量 2 gの条件で実験を実施した．その結果，未変質な玄武岩のピーク摩擦係数は1.00，動摩擦係数は0.32，Dcは9.70 mであった．また，変質を受けた玄武岩のピーク摩擦係数は0.88，動摩擦係数は0.23，Dcは9.39 mであった．両者の玄武岩の分析値を比較すると，変質を受けた玄武岩のほうがピーク摩擦係数と動摩擦係数はそれぞれ0.12，0.09低い値を示し，Dcは0.31 m短い．粉末X線回折分析の結果，変質を受けた玄武岩ではカオリナイトとドロマイトを多く含む．すなわち，プレート沈み込み境界での変質作用によって，強度の低い変質鉱物の含有量が増加し，摩擦係数を低下させたと考えられる．今後は，より滑り距離を大きく設定するとともに，様々な垂直荷重での実験を実施し，未変質および変質を受けた玄武岩の摩擦特性をより包括的に評価していく予定である．