Physicochemical characterization of the youngest active domain in major fault zones using the weathering index and X-ray computed tomography

風化度指標値およびX線コンピューター断層撮影法を用いた主要断層帯における最新活動領域の物理化学的特性評価

岩森 暁如*; 小北 康弘  ; 島田 耕史   ; 立石 良*; 高木 秀雄*; 太田 亨*; Cho, T.*; 工藤 俊祐*; 野尻 慶介*; 重光 泰宗*; 小川 昌也*

Iwamori, Akiyuki*; Ogita, Yasuhiro; Shimada, Koji; Tateishi, Ryo*; Takagi, Hideo*; Ota, Toru*; Cho, T.*; Kudo, Shunsuke*; Nojiri, Keisuke*; Shigemitsu, Yasumune*; Ogawa, Masaya*

断層岩の物理的・化学的特徴を明らかにすることは、断層の活動史や変形機構を理解するだけではなく、原子力発電所、放射性廃棄物処分場、石油備蓄基地などの重要施設の立地条件の評価の観点からも重要である。本論では、若狭湾周辺に分布する活断層である白木丹生断層(花崗岩)、敦賀断層(花崗岩と緑色岩の地質境界)、山田断層(アダメロ岩)の断層岩と、それぞれの母岩(堅岩)に化学的風化指標(W値)を適用し、X線コンピューター断層撮影から得られる岩石密度と相関する値(CT値)と変質強度(AI値)との関係に基づいて、脆性断層岩の最新活動領域の物理化学的特徴について検討した。その結果、断層岩のW値は5060パーセント程度までは主として熱水変質の影響、60パーセント超では主として風化の影響に伴うNaOとCaOの変動を反映し、花崗岩では斜長石と方解石、緑色岩では単斜輝石と角閃石、アダメロ岩では斜長石が減少するとW値が増加することがわかった。一方、断層岩のCT値は、最新活動領域に対応する断層ガウジで最も低く、最低密度領域として認定された。また、今回対象とした活断層の最新活動領域では、新鮮な斜長石のフラグメントが挟在されることが共通の特徴として認められた。脆性断層岩へのW値の適用は、断層岩における熱水変質および風化に伴う鉱物の変動傾向の把握を可能とするとともに、CT値と組み合わせることにより断層岩の物理的・化学的特徴を踏まえた最新活動領域の認定精度の向上に有効である。

Clarification of the physicochemical characterization of brittle fault rocks is important not only for understanding the history of the fault activity and deformation mechanisms, but also for assessing the siting conditions of important facilities such as nuclear power plants, radioactive waste disposal sites, and oil storage bases. Here, we apply the chemical weathering index (W values) to the brittle fault rocks of the Shiraki-Nyu fault (granite), the Tsuruga fault (geological boundary between granite and greenstone), and the Yamada fault (adamellite), which are active faults in the peripheral area of Wakasa Bay, and their respective protoliths (hard rocks), and investigate the physicochemical characteristics of the youngest active domain of brittle fault rocks based on the relationship between computed tomography data (CT numbers) and alteration intensity (AI values). The W values of the fault rocks are mainly affected by changes in NaO and CaO, corresponding to the elution or deposition of plagioclase and calsite for granite, clinopyroxene and hornblende for greenstone, and plagioclase for adamellite. The W values mainly indicate the effects of hydrothermal alteration up to 50 60 percent and of weathering at over 60 percent. On the other hand, the CT values of the fault rocks are lowest in the fault gouge corresponding to the latest active zone, which was identified as the lowest density zone. In addition, fresh plagioclase fragments are present in each fault gouge of the latest active zone of the active faults in this study. The application of W values to brittle fault rocks is an effective method for understanding the trends of mineralogical variations associated with hydrothermal alteration and weathering in fault rocks, and it is highly possible to improve the accuracy of identifying the youngest active domain in major fault zones through joint analyses of CT numbers.