Changes in chemical composition caused by water-rock interactions across a strike-slip fault zone; Case study of the Atera Fault, Central Japan

断層破砕帯における水-岩石反応に伴う化学組成変化; 中部日本,阿寺断層における事例研究

丹羽 正和   ; 水落 幸広*; 棚瀬 充史*

Niwa, Masakazu; Mizuochi, Yukihiro*; Tanase, Atsushi*

断層破砕帯における水-岩石反応に伴う化学組成変化について明らかにするため、本研究では、中部日本の阿寺断層の破砕帯露頭を対象に、断層岩の化学組成分析を行った。粘土鉱物や炭酸塩鉱物の安定同位体組成分析からは、破砕帯の断層ガウジが地表付近で形成されたことを示し、変形構造解析に基づく破砕帯の発達過程と整合的である。全岩化学組成分析の結果、本研究では、粘土鉱物の形成に伴うSi, Na, Kや軽希土類元素の減少、断層活動によって混入してきた玄武岩岩片の変質に伴う炭酸塩鉱物の沈殿、その炭酸塩鉱物との錯体形成に伴う重希土類元素の濃集を確認することができた。

It is expected that in some cases water-rock interaction in fault zones can strongly affect nuclide migration. In this study, we analyzed the chemical composition of well-exposed fault rocks from the Atera Fault, Central Japan, to understand the variability and behavior of major and some selected trace elements. Hydrogen and oxygen isotope ratios in fault gouges, and carbon and oxygen isotope ratios in carbonates indicate that the two major clay-rich zones formed in bedrock at near surficial depth, consistent with observed deformation structures. Based on the analyses of chemical compositions, we identified depletion of SiO, NaO, KO, and light rare earth elements associated with the formation of smectite and kaolinite, and increase of CaO, MnO, and heavy rare earth elements associated with carbonate precipitation caused by the mixing of allochthonous basalt fragments during fault activities.