廣川 智隆 氏　（地球惑星科学専攻）
跡津川断層における地震/非地震領域の断層岩比較研究

2007年10月3日

　断層面上の地震発生機構を解明するため、これまで多くの岩石摩擦実験が
行なわれてきた. その結果, 断層の摩擦強度低下は滑り面中に生産される
ガウジ層が要因の一つであるとされている(Byerlee, 1978). そのため、
室内実験における数多くのガウジ構成鉱物について, 滑り面の摩擦強度
変化や滑り挙動が研究されてきたが(例えば, Moore and Lockner, 2004
など), 天然の断層については未だよく知られていない. そこで本研究
では, 天然の断層の滑り挙動が異なる2地点の断層掘削コアについて,
ガウジ構成鉱物, 断層岩に見られる構造を観察し, それぞれの対応関係
を調べた.
　研究対象地域の跡津川断層は岐阜県北部に位置し, 東北東-西南西方向
に約60kmの長さを持つ右横ずれ活断層である. この断層帯トレース中には
微小地震の多発する領域と地震の少ない領域が存在することから(Ito and
Wada, 2002), 滑り挙動に起因する構造・組成の違いを, 地質条件の連続
した単一の断層上で比較することができる. また, 同断層はこれまで地震波
観測, GPS観測をはじめとした地球物理学的観測研究がなされてきた(Ito
et al., 2007; Hirahara et al., 2007など). したがって跡津川断層を
対象とした本研究は, 滑り挙動についてのパラメータと, 本研究における
観察結果とを対応させることにより, それぞれの地域についての断層岩の
構造・組成と地震性/非地震性の断層運動を関連づけることができる.
　地震空白域では跡津川地域で深度20~350mに渡りコアが得られている
(跡津川コア). 一方, 微小地震多発領域では宮川地域で深度45~213mに渡り
コアが得られている(宮川コア) (齋藤, 2007修論). 両者のコアから滑り面中
の粉砕物を含む研磨片, 薄片を作成し, 肉眼・顕微鏡観察を行ない, ２つの
異なる断層運動領域における断層岩破砕構造を原岩の種類とガウジ構成鉱物
により分類した. 鉱物の同定に関しては, 滑り面中の基質鉱物は粒径1μm以下
まで細粒化され, 鏡下で判断することは困難であったため, X線回折法を
用いて鉱物種の同定を行なった.
　分析の結果, 断層運動に起因する破砕構造や組織の詳細な特徴が明らかに
なった. 跡津川コア中の滑り面については, 薄片観察においてガウジ層の
厚さによらず(0.5~20mm)卓越した面構造と細粒粘土鉱物基質の定向配列が
見られ, X線回折測定による鉱物種同定ではガウジ中に二次鉱物として粘土
鉱物の一種であるイライト-スメクタイト混合層鉱物が生成されていること
が明らかとなった. 一方, 宮川コア中の滑り面については, 薄片観察に
おいて細粒粘土鉱物基質の定向配列はほとんど見られず, X線回折測定による
鉱物種同定でもガウジ中に二次鉱物の生成はほとんど見られなかった.
この結果から跡津川断層中の滑り面において, 滑り挙動とガウジ構成鉱物の
間には「地震空白域では二次鉱物としてイライト-スメクタイト混合層が生成し,
細粒粘土鉱物基質の定向配列が発達している一方で, 微小地震発生域ではそれらが
ほとんど観察されない」という明確な対応関係が見られた. 一般的に、天然で
産出される粘土鉱物は熱水変質作用の結果生じた鉱物であることが多く, 二次鉱物
としての粘土鉱物の生成の有無については, 熱水変質などの環境の違いが影響
していると推察される.
　これからの研究では, 薄片観察・X線回折測定により得られた結果をもとに,
より深く断層岩の構造・組成と地震性/非地震性の断層運動との関係について
議論していきたい.