Geochemical Research on Dynamic Weakening of Fluid-Bearing Earthquake Faults

含流体地震断层动力弱化的地球化学研究

• 批准号: 21H01194
• 负责人: 石川 剛志
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01194/
• 关键词: 地震; 断層; 地球化学; 流体岩石相互作用; 摩擦溶融

流体存在下での地震断層の動的な強度低下（弱化）プロセスを化学的な視点から明らかにする目的で、以下の研究を行った。(1) 地震時に高温流体岩石相互作用を経験したと推測される、四万十付加体和歌山日高地域のアルバイト（Na斜長石）を含む断層岩および母岩について、微量元素およびストロンチウム同位体比（87Sr/86Sr）の分析を行った。その結果、断層岩において、地震時に350℃程度の高温流体岩石相互作用が生じたことを示す微量元素の増減およびストロンチウム同位体比の減少が観察され、それらがアルバイト形成とリンクしていることが判明した。(2) 南アフリカのKhotsong金鉱山下で起こった2014 Orkney地震（M5.5）余震域を掘り抜いたコア試料の鉱物組成と主成分元素組成に基づく考察を行った。その結果、火山岩の一種であるランプロファイヤーが強い熱水変質を受けタルク等の含水鉱物を多く生じた部分が断層すべりの場となっており、それらの含水鉱物の存在が断層弱化の原因となった可能性があることが分かった。成果は論文として発表した。(3)プレート境界断層のアナログとみなせるオマーンオフィオライト底部の玄武岩・堆積岩起源の変成岩（メタモルフィックソール）について得られた微量元素・同位体組成から、プレート境界断層に沿って上昇した流体の化学組成を見積もり、鉱物相平衡に基づくモデリングを開始した。(4) 沈み込み帯の巨大地震およびスロー地震の断層すべりに関係する流体の類例として西南日本前弧域に湧出する深部流体のリチウム同位体分析を行った。その結果、いわゆる有馬型流体は沈み込んだフィリピン海プレートから放出されたスラブ流体であること、同様のスラブ流体が紀伊半島東部域でも広く湧出していることが判明した。成果は論文として発表した。

进行以下研究是为了从化学角度阐明流体存在下地震断层的动态强度降低（弱化）过程。 (1)分析微量元素及锶同位素比(87Sr/86Sr)。结果，我们观察到断层岩中微量元素的增加和减少以及锶同位素比的减少，表明地震期间发生了350℃左右的高温流体-岩石相互作用，这与钠长石的形成有关。事实证明。 （2）根据2014年南非Khotsong金矿下方发生的奥克尼地震（M5.5）余震区出土的岩心样品的矿物成分和主元素组成进行讨论。结果，火山岩中的煌斑岩发生强烈的热液蚀变并产生大量滑石等水合矿物的区域成为断层滑动的场所，而这些水合矿物的存在导致断层减弱。有可能结果以论文形式发表。 (3) 沿板块边界断层上升的流体的化学成分是根据阿曼蛇绿岩基底玄武岩和沉积成因的变质岩(变质岩底)获得的微量元素和同位素组成确定的，可以认为作为板块边界断层估计的模拟，并开始基于矿物相平衡进行建模。 (4)以俯冲带大地震和慢地震引起的断层滑移相关流体为例，对日本西南部弧前地区涌出的深部流体进行了锂同位素分析。结果发现，所谓的有马型流体是从俯冲的菲律宾海板块释放出来的板片流体，类似的板片流体在纪伊半岛东部广泛喷涌。结果以论文形式发表。

项目成果

Comprehensive analysis of laboratory boron contamination for boron isotope analyses of small carbonate samples

小碳酸盐样品硼同位素分析的实验室硼污染综合分析

• DOI: 10.1016/j.chemgeo.2021.120280
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 3.9
• 作者: Kubota Kaoru;Ishikawa Tsuyoshi;Nagaishi Kazuya;Kawai Tatsuya;Sagawa Takuya;Ikehara Minoru;Yokoyama Yusuke;Yamazaki Toshitsugu
• 通讯作者: Yamazaki Toshitsugu

University of the Witwatersrand(南アフリカ)

威特沃特斯兰德大学（南非）

四万十帯日高川層群美山累層における太古のプレート境界断層の滑り痕跡：有機地球化学ー地球化学的分析によるアプローチ

四万十带日高川组宫山组古板块边界断层的滑动痕迹：一种有机地球化学-地球化学分析方法

• 发表时间: 2021
• 作者: 嶋本朱那; 廣野哲朗; 石川剛志; 小川丈彰
• 通讯作者: 小川丈彰

Swiss Federal Institute of Technology(スイス)

瑞士联邦理工学院（瑞士）

Sr-Nd-Pb isotope systematics of proto-arc volcanic rocks in the Oman ophiolite Japan Geoscience Union Meeting 2021

阿曼蛇绿岩原弧火山岩的 Sr-Nd-Pb 同位素系统学 日本地球科学联盟会议 2021

• 发表时间: 2021
• 作者: Tsuyoshi Ishikawa; Kazuya Nagaishi; Kyoko Kanayama; Keitaro Kitamura; Shigeyuki Wakaki; Yuki Kusano; Susumu Umino
• 通讯作者: Susumu Umino