プレート沈み込み帯に持ち込まれる物質の多様性により生じる摩擦特性変化に関する研究

板块俯冲带物质多样性引起的摩擦特性变化研究

• 批准号: 17J10486
• 负责人: 並木 由香
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J10486/
• 关键词: プレート境界断層; 摩擦実験; 生物起源堆積物; 非晶質シリカ; 沈み込み帯

プレート沈み込み帯では，巨大地震をはじめ様々なタイプの地震が観測されている．このような多様なすべり挙動は，プレート境界断層面上で摩擦の安定性が，空間的に不均質な分布をしていることを反映していると考えられる．その要因の一つに，摩擦特性の異なる物質が沈み込み帯に持ち込まれ，それらがプレート境界断層面上で空間的に不均質に分布することが挙げられる．本研究は，沈み込み帯に持ち込まれる堆積物に含まれる生物起源非晶質シリカが，プレート境界断層の摩擦特性に与える影響を明らかにすることを目的として行った．本年度以前に，生物起源堆積物である珪質・石灰質軟泥，およびそこから酸処理によって取り出した生物起源非晶質シリカ等の摩擦特性を調べた．本年度は，天然試料の主成分の化学組成および最大粒径を模擬した試料として，カルサイト，人工非晶質シリカ，およびそれらの混合物を用いて摩擦実験を行った．これら模擬試料が天然試料とは異なる摩擦特性を示したことから，主成分の化学組成や粒径ではなく，生物起源堆積物に含まれる粒子の生物の殻の形が，摩擦特性を決める重要な要素であると考えられる．さらに，堆積物が沈み込み帯深部の高温条件下に持ち込まれ，堆積物中の生物起源非晶質シリカが結晶化することによる摩擦特性の変化を調べた．生物起源非晶質シリカを含む堆積物を水熱反応させたところ，非晶質シリカをほとんど含まない試料が得られた．この試料を用いて摩擦実験を行った結果，堆積物が生物起源非晶質シリカを含むことでプレート境界断層の摩擦を不安定化させる傾向があること，さらに，このような堆積物が沈み込み帯深部に持ち込まれ，生物起源非晶質シリカが結晶化すると，断層の摩擦を安定化させる傾向があることが示唆された．これらの知見は，プレート沈み込み帯で発生する地震の多様性を明らかにする上で重要である．

在板块俯冲带中已经观察到了各种类型的地震，包括巨大的地震。人们认为这种滑动行为被认为反映了板边界断层表面上摩擦稳定性的空间不均匀分布。这样做的原因之一是，具有不同摩擦特性的材料被带入俯冲带，并且它们在空间上是异质分布在板边界断层平面上的。进行这项研究的目的是阐明在俯冲带中包含在板界断层的摩擦特性中的沉积物中包含的生物非晶二氧化硅的作用。在今年之前，我们研究了生物和钙质OOOD的摩擦特性，它们是生物沉积物，以及通过酸处理从中提取的生物无形二氧化硅。今年，使用方解石，人造无定形二氧化硅和这些样品的混合物进行摩擦实验，这些二氧化硅模拟了天然样品的主要成分的化学成分和最大粒径。由于这些模拟样品表现出与天然样品不同的摩擦特性，因此人们认为生物沉积物中包含的颗粒壳的形状是确定摩擦特性的重要因素，而不仅仅是主要成分的化学成分或粒径。此外，我们研究了由俯冲带深入高温条件的沉积物引起的摩擦特性的变化，并研究了沉积物中生物无形二氧化硅的结晶。当含有生物无定形二氧化硅的沉积物进行热液反应时，几乎没有含有非物理二氧化硅的样品。使用该样品的摩擦实验表明，沉积物中含有生物非晶二氧化硅，这倾向于破坏板边界断层的摩擦，并且当将这种沉积物带入俯冲带中并结晶生物非晶二氧化硅时，它倾向于稳定断层的摩擦。这些发现对于阐明板俯冲带中发生地震的多样性很重要。

项目成果

プレート沈み込み帯に持ち込まれる生物起源堆積物の摩擦強化に関連した剪断の局所化

与带入板块俯冲带的生物沉积物的摩擦增强相关的剪切的局部化

• 发表时间: 2017
• 作者: Tatsuya Aoki;Tomoaki Nakamura and Takayuki Nagai;並木由香，堤昭人
• 通讯作者: 並木由香，堤昭人