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酒井 亨*; 亀高 正男*; 青木 和弘; 島田 耕史; 高木 秀雄*
地質学雑誌(インターネット), 130(1), p.89 - 109, 2024/04
断層破砕帯には多様な姿勢の剪断面が形成されている。それらの周囲に発達した複合面構造から各剪断面の剪断センスを推定できるが、それらが同じ活動ステージ(応力)で形成されたものか否かは識別ができない。本研究ではこの課題を解決するために、複合面構造の観察と応力逆解析を組み合わせて、塩ノ平断層と車断層の運動と応力の履歴の解明を試みた。結果として、塩ノ平断層において5つ、車断層において2つの活動ステージを復元した。活動ステージの時期を特定する年代指標が少ないものの、先行研究で示された断層周辺の古応力場や造構運動と矛盾しない結果が得られた。断層スリップデータの取得領域の粗密によって一部の応力は復元できない可能性はあるが、包括的な破砕帯形成史の解明を目的とした研究において、本手法は一定の有効性が示されたと言える。
青木 和弘; 田中 遊雲; 吉田 拓海; 島田 耕史; 酒井 亨*; 亀高 正男*; 瀬下 和芳
応用地質, 62(2), p.64 - 81, 2021/06
塩ノ平断層は、2011年4月11日に発生した福島県浜通りの地震(Mw6.7)によって、いわき市田人町旅人滑石から石住綱木北西に至る約14kmの区間に出現した、北北西から南南東へ延びる地表地震断層である。車断層は、塩ノ平断層の南方5kmに認められる断層であり、この地震時に地表変位は現れていない。最近活動した断層の近くに、同様の走向を持ちながらも活動しなかった断層があることから、新たな断層活動性評価手法の可能性を探るため、塩ノ平断層で2ヶ所、車断層で1ヶ所を調査地点として選定した。本稿では、それぞれの地域でこれまで実施してきた調査のうち、野外地質調査・ボーリング調査・コア観察・XRD分析・同位体分析・流体包有物分析・透水試験の結果について報告する。断層破砕帯の地質・鉱物・透水性などの特徴として取りまとめられた3地点で得られた成果は、断層の活動性を検討するための基礎的なデータとして活用される。
田中 義浩*; 亀高 正男*; 岡崎 和彦*; 鈴木 一成*; 瀬下 和芳; 青木 和弘; 島田 耕史; 渡邊 貴央; 中山 一彦
応用地質, 59(1), p.13 - 27, 2018/04
上載地層法が適用できない断層の活動性評価に資するため、活断層と非活断層の断層露頭で断層面の形態観察を実施し、断層活動性評価の指標を検討した。活断層としては五助橋断層の五助ダム上流露頭と六甲断層の船坂西露頭を、非活断層として六甲蓬莱峡のK地点を対象に、断層面の「連続性」,「切断関係」,「平滑性」に着目した。連続性は「断面形状の連続区間率測定」、切断関係は「周辺構造の切断率測定」を行った。平滑性については「断面形状の平面区間率測定」、「粗さ/うねり形状の測定」及び「写真解析による算術平均粗さ測定」という3種類の測定を行い、合計5つの測定手法を検討した。本研究結果から、「断面形状の連続区間率測定」、「周辺構造の切断率測定」、「断面形状の平面区間率測定」について、活断層と非活断層を見分ける識別基準値を有する可能性が示された。なお、引き続き、識別基準値の明確化とその検証のために測定事例の追加・検討、議論が必要である。
島田 耕史; 亀高 正男*; 中山 一彦; 瀬下 和芳; 田中 義浩; 林 俊夫*; 田中 遊雲; 下釜 耕太*; 岡崎 和彦*
地質学雑誌, 119(11), p.727 - 731, 2013/11
脆弱で細粒かつ少量の断層中軸部の試料から、できるだけ多くの微細構造観察機会を得ると共に、化学分析等に供せられる試料量を確保する観点から、微小な試料の走査型電子顕微鏡(SEM)の利用は有効と考えられる。その際に課題となるのは、脆弱な試料の定方位情報を保持させたまま、SEMの試料室へ入れる方法の確立であり、実用上可能とされ得る迅速な試料採取方法の確立である。本稿では、ステープラー(ホチキス)の針を、互いに直角な小平面を持っている事を活かした定方位用の枠として用い、特殊な薬品や高度な備品類の使用を抑え、野外での迅速な定方位試料採取、貴重な試料からの採取を可能とする、SEM観察用定方位試料作製手法の手順を紹介する。
清水 麻由子; 丹羽 正和; 青木 和弘; 亀高 正男*
no journal, ,
断層の活動性を評価する際には一般的に断層を被覆する地層の変位から活動を推定するが、地下で遭遇した基盤岩中の断層や被覆する地層が存在しない断層の場合には、この方法を適用することが難しい。このような断層の活動性を評価する場合には、断層運動に伴い生じる破壊や化学反応が有効な指標となる可能性がある。本研究では、活断層の断層岩の化学組成を比較することを目的として、六甲断層と五助橋断層から採取された試料を用いてX線顕微鏡を用いた元素マッピングなどの化学分析を行った。元素マッピングの結果、断層間で濃集の状態に違いが見られ、全岩化学組成分析の結果とも照らし合わせると、六甲断層と五助橋断層はいずれも活断層ながら異なるメカニズムで元素の濃集が起こったと考えられる。
亀高 正男*; 酒井 亨*; 田中 由美子*; 青木 和弘; 田中 義浩*; 瀬下 和芳; 丹羽 正和; 増田 祐輝
no journal, ,
2011年4月11日に発生した福島県浜通りの地震(Mj7.0; 以下、4.11地震)によって、福島県いわき市田人町旅人滑石から石住綱木北西に、北北西-南南東に約14kmにわたって延びる地表地震断層が出現し、塩ノ平断層と命名された(石山ほか、2011)(ここでは活動区間と呼ぶ)。4.11地震以前の研究として、「新編 日本の活断層」(活断層研究会編、1991)などにより井戸沢断層の一部をなす「活断層の疑いのあるリニアメント」が図示されていた。塩ノ平断層は、このトレースとほぼ一致するが、「新編 日本の活断層」では、4.11地震の地表地震断層の出現位置の南端よりも南方まで線が描かれ、常磐炭田地質図(須貝ほか、1957)において車断層として示されている地質断層が連続している(ここでは非活動区間と呼ぶ)。われわれは、4.11地震の活動区間と非活動区間の違いに着目した調査・研究を進めている(例えば、亀高ほか、2015; 青木ほか、2015など)。本発表では、活動区間と非活動区間のボーリング掘削調査の結果と、得られたコア試料の破砕帯の性状を中心に報告する。
青木 和弘; 瀬下 和芳; 田中 義浩*; 丹羽 正和; 増田 祐輝; 亀高 正男*; 酒井 亨*; 嶋本 利彦*
no journal, ,
2011年4月11日に発生した福島県浜通りの地震(2011年の東北沖地震の最大余震)によって、東北日本南東部の福島県いわき市で、北北西から南南東へ延びる地表地震断層が出現した。石山ほか(2011)によって塩ノ平断層と命名された(以下活動区間と呼ぶ)。この断層の南方延長部では同方向のリニアメントが識別され車断層と呼ばれているが、この区間には地表変位は現れなかった(以下非活動区間と呼ぶ)。われわれは4.11地震による活動区間と非活動区間との違いに注目した調査・研究を進めており、2015年の連合大会では活動区間の露頭サンプルを用いた摩擦実験結果を報告した。今回の発表では、活動区間と非活動区間の両方で掘削した浅層試錐コアから採取した断層ガウジを用いた低速
高速摩擦実験結果について報告する。
瀬下 和芳; 青木 和弘; 亀高 正男*; Nussbaum, C.*; 嶋本 利彦*; Ma, S.*; Yao, L.*
no journal, ,
日本原子力研究開発機構は、スイスMont Terri地下研究施設の主断層を対象としたSIMFIPプローブを用いた断層スリップ試験(注水実験)に参加している(Nussbaum et al., 2011; Guglielmi, 2015)。この試験の解析に資することを目的に、試験区間のコアの摩擦試験を行った結果を報告する。試験結果からは、すべり速度0.021mm/s以下の場合は、わずかな速度強化を、0.021mm/s以上の場合は顕著な速度強化を示した。なお、本調査結果と、われわれが別途進めている福島県浜通りの地震(2011.4.11)で出現した塩ノ平断層における断層ガウジの摩擦実験(青木ほか、2016)との比較についても報告する。
亀高 正男*; 酒井 亨*; 稲田 徳之*; 田中 由美子*; 岡崎 和彦*; 鈴木 悠爾*; 青木 和弘; 田中 義浩; 瀬下 和芳; 中山 一彦
no journal, ,
4.11地震による活動区間と非活動区間の違いに着目した調査・研究を進めており、今回の発表では塩ノ平断層の露頭調査結果を中心に報告する。今回の調査では、これらの露頭のうち活動区間の3地点(清道川、塩ノ平、別当)、及び地表地震断層の南端から約300m南方に位置する断層露頭1ヶ所(滑石南)において、露頭の観察・記載、研磨片・薄片観察、X線回折分析等を行った。その結果、清道川と別当では結晶片岩中に幅数十cmの厚い断層ガウジを伴う破砕帯が発達し、4.11地震の断層面はこれらのガウジを切っていることが観察された。塩ノ平では結晶片岩起源の破砕帯が新第三系とみられる砂岩と断層で接する露頭がみられる。ここでは4.11地震で形成された断層面に沿って、幅数cmの薄い断層ガウジが認められた。滑石南では結晶片岩中の断層露頭が観察されたが、破砕帯の規模は他地点よりも小さく、断層ガウジの幅も数cm程度と薄かった。X線回折分析の結果からは、清道川, 塩ノ平及び別当の断層ガウジにはスメクタイトがある程度含まれているのに対して、滑石南の断層ガウジにはスメクタイトが含まれていないことが判明した。
青木 和弘; 瀬下 和芳; 田中 義浩; 亀高 正男*; 酒井 亨*; 岡崎 和彦*; 嶋本 利彦*
no journal, ,
4.11地震による活動区間と非活動区間との違いに注目した調査・研究を進めており、今回の発表では、活動区間である塩ノ平断層の地表露頭から採取した断層ガウジを用いた低速・高速摩擦試験結果について報告する。試験機は、中国地震局地質研究所が所有する回転剪断式低速・高速摩擦試験機を用いた。試料は、塩ノ平断層のうち、別当露頭で確認された結晶片岩中の幅数十cmの厚い断層ガウジから採取したもの、塩ノ平露頭で確認された砂岩と結晶片岩の接する断層面に沿って確認された断層ガウジより採取した。試験条件は、断層ガウジ試料の初期圧密を15MPa、垂直応力1.02.0MPa、すべり速度20mm/s2.1m/sとし、低速・高速摩擦試験を実施した。また、無水及び含水条件下で実施し、更に、摩擦の速度依存性についても求めた。試験結果からは、両露頭の断層ガウジは、無水条件下で0.60.8程度の高い摩擦係数を示すのに対して、含水条件下では0.10.2の極めて低い摩擦係数を示した。また、断層ガウジの摩擦係数は速度の増加とともにわずかに増加し、高速ほど摩擦が大きくなる「速度強化」の性質をもつことが明らかになった。
鈴木 悠爾*; 亀高 正男*; 村田 誠一*; 青木 和弘; 田中 義浩; 瀬下 和芳; 酒井 亨*
no journal, ,
2011年4月11日に発生した福島県浜通りの地震(以下、4.11地震)によって、いわき市田人町旅人滑石から石住綱木北西にかけて地表地震断層が出現し、石山ほか(2012)によって塩ノ平断層と命名された。この断層は、北北西-南南東方向に延びる西落ちの正断層で、長さは約14km、地表における最大変位量は約2mであった。地表地震断層が現れた区間の南方にも、同方向の断層の存在が知られている(たとえば、久保ほか、2007)。われわれは、4.11地震によって活動した断層と活動しなかった断層の違いに着目し、断層性状等の調査を進めている。今回の発表では、定方位ボーリングによる塩ノ平断層の断層コア採取結果などについて報告する。
酒井 亨*; 亀高 正男*; 田中 由美子*; 青木 和弘; 田中 義浩; 丹羽 正和; 瀬下 和芳
no journal, ,
2011年4月11日の福島県浜通りの地震(以下、4.11地震)によって、全長約14kmにわたり地表地震断層が出現した(塩ノ平断層:石山ほか、2012)。この地表地震断層は西落ちの正断層センスで、最大変位量は約2mである。塩ノ平断層の出現位置には4.11地震よりも以前からすでに断層トレースが判読されており、一括して井戸沢断層と呼ばれていた(活断層研究会編、1991)。4.11地震により地表に現れた塩ノ平断層は井戸沢断層の西側トレースの一部にあたる。著者らは4.11地震による井戸沢断層の活動区間(塩ノ平断層)と非活動区間の違いに着目した断層破砕部の調査を行っており、地表地震断層に沿って複数の断層露頭が出現し、代表的な露頭として、活動区間から3地点(清道川,塩ノ平,別当)、非活動区間から1地点(滑石南)で調査を行った。今回の発表では、活動区間である塩ノ平,別当の2地点における露頭観察、断層破砕部の研磨片・薄片観察の結果を中心に報告する。
瀬下 和芳; 青木 和弘; 田中 遊雲; 丹羽 正和; 嶋本 利彦*; Ma, S.*; Yao, L.*; 亀高 正男*
no journal, ,
The April 11, 2011 Fukushima-ken Hamadori Earthquake (the largest aftershock of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake) formed co-seismic surface ruptures in NNW-SSE direction in Iwaki City, Fukushima Prefecture, Japan, named Shionohira Fault (hereafter called active segment). A N-S trending geological fault with lineaments (Kuruma Fault) along the southern extension of Shionohira Fault showed no surface ruptures (hereafter called non-active segment). The current report discusses differences of active and non-active segments by conducting low to high-velocity friction experiments on the gouge from shallow borehole cores.
鈴木 悠爾*; 亀高 正男*; 青木 和弘; 瀬下 和芳; 村田 誠一*
no journal, ,
車断層を対象に断層調査を目的として行った定方位ボーリング調査、特に面構造の計測手法について検討した。定方位コアを三点測定及びゴニオメーターで測定した結果と、ボアホールカメラ調査の測定結果をそれぞれ比較した。走向のずれは、比較した全データのうちの約半数が10
以下で、残りのデータも概ね20 以下のずれで収まっていた。傾斜のずれは、全データのうち3分の1強が10以下で、残りのデータのうち3分の1弱が20以下であった。定方位コアの計測及びボアホールカメラ観察による面構造の姿勢の測定結果を比較したところ、大幅な差異は認められなかったことから、定方位ボーリングの精度が高いことを報告する。
青木 和弘; 瀬下 和芳; Nussbaum, C.*; Guglielmi, Y.*; 嶋本 利彦*; 酒井 亨*; 亀高 正男*; Ma, S.*; Yao, L.*
no journal, ,
スイスMont Terri地下研究施設の主断層を対象としたSIMFIPプローブを用いた断層スリップ試験(注水実験)の解析に資することを目的に、試験区間のコアの摩擦試験を行った。試験機は、中国地震局地質研究所が所有する回転剪断式低速・高速摩擦試験機を用い、試験条件は室温下で無水及び含水条件下で、垂直応力は1.4および4.0MPa、ホスト試料として岩石に近い挙動を示すTiAlV合金製ピストンを用い、すべり速度は0.2microns/s2.1mm/sとし、低速・中速摩擦試験を実施して摩擦の速度依存性などを求めた。
青木 和弘; 瀬下 和芳; 酒井 亨*; 小峰 佑介*; 亀高 正男*; 渡邊 貴央; Nussbaum, C.*; Guqlielmi, Y.*
no journal, ,
Friction experiment was conducted on samples from the Main Fault of Mont Terri Rock Laboratory, Switzerland and then micro-textures of deformed gouges were observed using a scanning electron microscope JCM-6000 and JXA-8530F. Samples were taken at the depths of 47.2m and 37.3m of borehole BSF-1, and at 36.7m, 37.1m, 41.4m and 44.6m of borehole BSF-2, which were drilled from the drift floor at 260m depth from the surface. Friction experiment was conducted on above 6 samples using a rotary shear low to high-velocity friction apparatus at the Institute of Geology, China Earthquake Administration in Beijing at a normal stress of 3.95 to 4.0 MPa and at slip rates ranging 0.2 microns/s to 2.1mm/s. Cylindrical specimens of Ti-Al-V alloy, exhibiting similar behaviors as the host rock specimen, were used as rotary and stationary pistons of 40 mm diameter. A Teflon sleeve was used around the piston to confine the sample during the test. Main results are summarized as follows.
青木 和弘; 若濱 洋*; 能城 悠*; 岩崎 悦夫*; 亀高 正男*; 田中 遊雲; 吉田 拓海; 瀬下 和芳
no journal, ,
2011年4月11日に発生した福島県浜通りの地震によって、いわき市田人町旅人滑石から石住綱木北西に至る約14kmの区間に、北北西から南南東へ延びる地表地震断層が出現した(以下、塩ノ平断層という。石山ほか2011)。われわれは塩ノ平断層とその南方延長の2地点(塩ノ平地点, 水上北地点)において、断層の活動性評価の検討を行うため、SIMFIP probe(Guglielmi, et al. 2013)による原位置試験を行っており(青木ほか2019, 渡邉ほか2019)、本報告は、注水孔の近傍での水圧モニタリングの結果についてとりまとめたものである。SIMFIP試験では、試錐で確認した地下の割れ目の上下にダブルパッカーをかけ密閉し、当該区間に高圧の水を注入することで、割れ目のずれを人工的に発生させ、その3次元変位量(マイクロメータからミリメーター)を測定する。この際、注水孔付近に掘削されたモニタリング孔において水圧変化を測定し、破砕帯の連続性や水理-力学連成現象理解に関するデータを取得した。その結果、塩ノ平, 水上北の両地点ともに、断層破砕帯区間において、急激な流量増加に対応する形でモニタリング孔の水圧の上昇が確認されており、注水によって、断層面に沿った透水ゾーンとして水路が形成され、注水孔からモニタリング孔へ向かって水が流入したと考えられる。このことから、試験地点において断層破砕帯は少なくとも注水孔とモニタリング孔間の距離で連続的であり、SIMFIP試験で測定したデータには実際に断層ずれが含まれていることが根拠づけられた。またモニタリング孔から注水孔への水の逆流も観測された。発表では、測定データから断層面内の透水性についても検討を行う。
渡辺 貴央*; 田中 遊雲; 青木 和弘; Guglielmi, Y.*; Cook, P.*; Soom, F.*; 若濱 洋*; 能城 悠*; 岩崎 悦夫*; 亀高 正男*; et al.
no journal, ,
断層活動性評価手法の開発を目指し、塩ノ平断層及びその南方延長部を対象として調査・分析を実施している。本講演では、塩ノ平地点及び水上地点で実施した断層スリップ試験の原位置試験結果の報告を行う。断層スリップ試験では、試錐で確認した地下の割れ目の上下にダブルパッカーを掛け地上から高圧の水を注入して割れ目のずれを人工的に発生させ、その3次元変位量(マイクロメータからミリメーター)を測定できる装置および手法を用いる。試験は、マイクロメータースケールで断層変位や孔内圧力、誘発された地震波を計測し、断層帯の摩擦と応力状態の推定が可能であることから、断層の活動条件の解明に役立つものと考えている。
亀高 正男*; 田中 由美子*; 岩崎 悦夫*; 青木 和弘; 田中 遊雲; 吉田 拓海; 瀬下 和芳
no journal, ,
2011年4月11日に発生した福島県浜通りの地震に伴い地表地震断層が出現したいわき市の塩ノ平断層の塩ノ平地域と,その南方延長にあたる車断層の水上北地域において,破砕帯の性状比較などを行っている。ボーリング調査の結果などから,塩ノ平断層及び車断層が古第三系堆積前に活動を開始したことが示唆された(亀高ほか,2016)。そこで,地質調査及びコア分析により破砕帯の分布や性状を把握し,熱水変質作用の実態を明らかにした。塩ノ平断層の塩ノ平地点では,破砕帯の断層中軸部は断層ガウジ及び断層角礫からなり,その東側にカタクレーサイト化した熱水変質岩が分布する。カタクレーサイト化した熱水変質岩は結晶片岩を原岩とし,石英の再結晶化,炭酸塩鉱物(主に方解石)脈の貫入と破砕を繰り返し受けている。破砕帯近傍の結晶片岩には,特徴的に電気石片岩が認められ,ホウ素に富む流体の関与が疑われる。車断層の水上北地点では,断層通過位置付近にのみ断層角礫やカタクレーサイト化した熱水変質岩が認められる。断層中軸部は断層ガウジ及び断層角礫からなり,断層の東側にはカタクレーサイト化した熱水変質岩が伴われる。カタクレーサイト化した熱水変質岩は,塩ノ平地点と良く似た性状を示している。ボーリングコアのXRD分析では,地表部の古第三系の試料には風化の影響が認められる。断層ガウジの粘土鉱物は緑泥石, スメクタイト及びイライトを含む。破砕帯には熱水変質起源の鉱物が伴われ,塩ノ平では炭酸塩鉱物として方解石やドロマイトが含まれる。水上北では炭酸塩鉱物は方解石が多い。鉱物脈及び脈起源の炭酸塩鉱物の同位体分析の結果から,塩ノ平断層及び車断層の破砕帯にはマントル由来のCO
の関与が示唆される。このほか,水上北地点では有機物の分解によるCOが酸化した炭酸イオンの関与が示唆される。石英及び方解石の流体包有物分析では,水上北の方解石中の流体包有物の均質化温度が約220-230Cと見積もられた。調査結果から,御斎所変成岩のなかで熱水変質を受けている部分は断層近傍に限られることが明らかになった。塩ノ平断層と車断層はともに,地下深部において活動を開始した古い破砕帯を起源としていることが示された。その活動開始時期は,断層に接する古第三系が熱水変質を受けていないことから古第三系の堆積以前まで遡り,電気石片岩の存在から変成時に既に水みちが形成されていた可能性まで考えられる。
中山 一彦; 島田 耕史; 瀬下 和芳; 田中 義浩; 亀高 正男*; 岡崎 和彦*; 下釜 耕太*; 林 俊夫*
no journal, ,
断層破砕帯にはさまざまなスケールの変形構造が形成されており、これらをもとに断層の運動方向を特定することができる。細粒な断層破砕物質には、露頭スケールで明瞭な変形組織が認定できない場合も多く、薄片観察などのよりマイクロスケールでの観察が必須となっている。また、断層面上に残された条線は、断層のずれの方向を特定するための重要な手がかりとなる。しかし、肉眼による条線観察では、コメットマークなどの運動方向を1方向に特定する構造が見られない場合には、断層の運動方向を2方向から絞れない場合も多い。一方、走査型電子顕微鏡を用いた断層面や断層破砕物質の観察は古くから行われている(例えば、宇井、1986など)。筆者らは、断層破砕帯の性状観察・分析による断層活動の評価手法について研究を行っている。その一環として、破砕帯から採取した定方位試料、又は断層破砕帯そのものからSEM観察用の定方位試料を作製し、観察を実施した。断層破砕物質のSEM観察では、定方位で観察を実施することが望ましい。しかし、軟質かつ脆い断層破砕物質を、方位情報を保持たせたままSEMの試料室に入るサイズに整形することはしばしば困難を伴う。この問題をクリアし簡便かつ的確にSEM観察用の定方位試料を作製する手法を紹介する。そして、有馬高槻構造線・六甲断層や塩ノ平断層などを対象にした、破砕帯試料のSEM観察の結果を報告する。
