The Role of bedding in the evolution of meso- and microstructural fabrics in fault zones

断層帯中の中微小構造組織の発達過程における層理面の役割

石井 英一   

Ishii, Eiichi

すべり面の変位センスは古応力場の解析など様々な研究で重要であり、最近はテクトニック・ノンテクトニックな断層の区別においても重要な情報として着目されている。すべり面沿いの破断ステップを形成する二次割れ目は広く観察される地質構造であり、変位マーカーのずれやガウジ中の非対称構造が使用できない場合は変位センスの決定に欠かせない指標である。本研究は一見、正断層に見える層面すべりが逆断層であることを詳細な微視的観察と鉱物化学分析より明らかにした。層面すべり面沿いには粘土鉱物のすべりとオパールCTのpressure solutionによる延性変形が全般的に起こっており、すべり面の形成過程において、脆性的な岩石に一般的なR面の発達ではなく、P葉理の発達が先行しておこっている。このような現象は過去に報告例がないが、溶解しやすい鉱物と粘土鉱物が共存する堆積岩において広く起こり得る現象であり、断層・地すべり調査にかかわる多くの研究者・技術者にとって有益な情報となり得る。

To investigate the role of bedding in the evolution of meso- and microstructural fabrics in fault zones, detailed microscopic, mineralogical, and geochemical analyses were conducted on bedding-oblique and bedding-parallel faults that cut a folded Neogene siliceous mudstone that contains opal-CT, smectite, and illite. An analysis of asymmetric structures in the fault gouges indicates that the secondary fractures associated with each fault exhibit contrasting characteristics: those of the bedding-oblique fault are R1 shears, whereas those of the bedding-parallel fault are reactivated S foliation. The bedding-oblique fault shows the pervasive development of S foliation, lacks opal-CT, and has low SiO/TiO ratios only in gouge, whereas the bedding-parallel fault exhibits these characteristics in both gouge and wall rocks. The development of S foliation and the lack of silica can result from local ductile deformation involving the sliding of phyllosilicates, coupled with pressure solution of opal-CT. Although such deformation can occur in gouge, the above results indicate that it may occur preferentially along bedding planes, preceding the formation of a gouge/slip surface. Thus, in sedimentary rocks that contain phyllosilicates and soluble minerals, bedding can influence the rheological evolution of meso- and microstructural fabrics in fault zones.