[S-SS17] [JJ] 地震発生の物理・断層のレオロジー

[SSS17-07] 地震時の摩擦発熱に伴う炭質物の熱熟成反応における昇温速度の影響の実験的検証

*金木 俊也¹、廣野 哲朗¹ (1.大阪大学大学院理学研究科)

キーワード：摩擦発熱、炭質物、昇温速度、分光分析

地震時に断層面で発生する摩擦発熱を定量的に推定することは，地震時の滑り挙動を理解する上で極めて重要である．炭質物の熱熟成反応は，最高温度に対して不可逆的に進行するため，有効な発熱指標であると報告されている．このような炭質物の熟成過程は，最高温度のみならず昇温速度や剪断歪にも影響を受けうることが指摘されている．特に昇温速度については，従来の先行研究で実施された地震時の摩擦発熱を模擬した加熱実験（~1 °C s^–1）と実際の地震時の昇温速度（数10–数100 °C s^–1）の間に大きな差異が存在するため，加熱実験で得られた結果をそのまま地震時の発熱温度推定に応用できないのではないかという問題があった．
　本研究では，天然の断層試料から抽出した炭質物について，~1 °C s^–1もしくは数10–数100 °C s^–1の異なる昇温速度で100–1000 °Cの温度範囲で加熱実験を行い，加熱後試料について赤外分光・ラマン分光・py–GC/MS分析を行うことで，昇温速度が炭質物の熱熟成過程に及ぼす影響について調べた．その結果，高い昇温速度の加熱実験試料は，同じ温度まで加熱した低い昇温速度の試料と比較して，熟成度が低くなっていることがわかった．得られたデータを用いて，最高到達温度が600 °Cであると報告されている過去のプレート境界断層の滑り面の温度履歴を再推定した結果，最高到達温度は900 °C程度が妥当であることがわかった．これらの結果は，炭質物の熱熟成反応が昇温速度に強く支配されていることを示しており，今後断層温度履歴を推定する際は，その影響を考慮する必要があるだろう．