林為人 工学研究科教授、加藤尚希 大阪大学博士前期課程学生、重松紀生 国立研究開発法人産業技術総合研究所主任研究員、森宏 信州大学助教、西川治 秋田大学講師、米谷優佑 山口大学博士前期課程学生らの日本研究グループは、R. Sutherland、J. Townend、V. Toyの率いるニュージーランド等の研究チームと共同で、オーストラリアプレートと太平洋プレートの境界であるアルパイン断層における断層面上の大きな温度不均質を明らかにし、この不均質が断層運動に伴う隆起と、地形による地下水流動に支配されていることを解明しました。
本研究成果は、2017年6月1日に英国の科学誌「狈补迟耻谤别」に掲载されました。
研究者からのコメント
断层面上の温度と流体圧は、断层岩の変形と鉱物组成、さらには断层の强度?すべり特性の分布を支配しています。一般的にプレート境界断层上の温度と流体圧の分布は未解明の状态であるが、本研究ではアルパイン断层の温度不均质性などを明らかにしました。断层面上におけるすべり挙动の不均质性に関する証拠も得られたことで、地震时の断层挙动予测への寄与が期待されます。
本研究成果のポイント
- オーストラリアプレートと太平洋プレートの境界断层、アルパイン断层において、断层面上に大きな温度不均质を発见。この温度不均质が、断层运动に伴う隆起と、隆起による地下水循环に支配されていることを解明
- これまで困难であった断层面上の温度分布の推定が、断层掘削と数値计算により可能に
- 断层面上の温度分布は断层强度に影响を与えることから、强度分布の推定に基づく地震动予测への応用に期待
概要
ニュージーランド南島西海岸のアルパイン断層は、平均約300年の間隔で大地震を発生させている活動度の高い断層で、最近では1717年に活動しています。アルパイン断層における次の地震発生時期が近いこと、隆起速度が速いことから、深部における地震発生過程の理解に都合がよいため、ニュージーランド南島西海岸のファタロア川（Whataroa River）で、断層掘削計画「アルパイン断層深部掘削プロジェクト（Alpine Fault, Deep Fault Drilling Project：DFDP）」が2014年に行われました。
本研究グループは、断层の强度を支配する重要なパラメータである温度分布と流体圧について、光ファイバー温度计により地下温度を、水理试験（ボーリングの掘削孔に対し、孔内の水位を人為的に変化させ、その后の回復状况を测定することで孔周囲の岩盘の透水性などの水理学的性质を调べる手法）により流体圧を测定しました。
その结果、一般的な大陆地殻の値の4倍の、非常に高い地温勾配（地下深度に対する温度上昇率）が见つかりました。过去の断层掘削に基づくアルパイン断层上盘の地温勾配は、一般的な大陆地殻の値の2倍程度の値であり、アルパイン断层面上には大きな温度不均质があります。本研究では、测定された温度と流体圧を数値计算し比较することで、断层面上の温度不均质が推定され、その原因が断层运动に伴う隆起と、隆起による地下水循环であることを明らかにしました。
図：アルパイン断层の分布と掘削地点
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
Rupert Sutherland, John Townend, Virginia Toy, Phaedra Upton, Jamie Coussens, Michael Allen, Laura-May Baratin, Nicolas Barth, Leeza Becroft, Carolin Boese, Austin Boles, Carolyn Boulton, Neil G. R. Broderick, Lucie Janku-Capova, Brett M. Carpenter, Bernard Célérier, Calum Chamberlain, Alan Cooper, Ashley Coutts, Simon Cox, Lisa Craw, Mai-Linh Doan, Jennifer Eccles, Dan Faulkner, Jason Grieve, Julia Grochowski, Anton Gulley, Arthur Hartog, Jamie Howarth, Katrina Jacobs, Tamara Jeppson, Naoki Kato, Steven Keys, Martina Kirilova, Yusuke Kometani, Rob Langridge, Weiren Lin, Timothy Little, Adrienn Lukacs, Deirdre Mallyon, Elisabetta Mariani, Cécile Massiot, Loren Mathewson, Ben Melosh, Catriona Menzies, Jo Moore, Luiz Morales, Chance Morgan, Hiroshi Mori, Andre Niemeijer, Osamu Nishikawa, David Prior, Katrina Sauer, Martha Savage, Anja Schleicher, Douglas R. Schmitt, Norio Shigematsu, Sam Taylor-Offord, Damon Teagle, Harold Tobin, Robert Valdez, Konrad Weaver, Thomas Wiersberg, Jack Williams, Nick Woodman & Martin Zimmer (2017). Extreme hydrothermal conditions at an active plate-bounding fault. Nature, 546, 137-140.
- 日本経済新闻（6月16日）、静冈新闻（6月17日）、信浓毎日新闻（6月17日）に掲载されました。
