近未来社
■地震の化石
日本語版への序文

 内陸大地震のほとんどは既存の大断層が繰り返し動いて発生することがよく知られています。2008年発生した中国四川大地震と岩手・宮城地震がこのような既存の活断層により引き起こされたものです。大地震が起こると,岩盤の破壊面(震源断層面)は地表地震断層として地表にまで「顔」を出すことがあり,私たちは地表で直接震源断層の「顔」の一部を観察することができます。しかし,地震時に地下深部の震源で何が起きているのかを直接覗くことはできません。このような震源断層の「顔」に関する一つの代わりの情報源として,断層帯で形成された断層岩や断層に関連する岩石による直接記録がなされています。最近数十年,地震断層の破壊メカニズムの研究において,伝統的な地震学の手法に加えて地震時に震源断層で形成された断層物質(断層岩)の研究が重要視されるようになってきています。特に,断層帯における地震発生の証拠としての「シュードタキライト」が注目されています。

 本書のターゲットである「シュードタキライト」は,地下浅部の脆性破壊−深部の塑性変形領域で,大地震時に急激な断層運動に伴う摩擦によるメルトまたは超細粒の物質が形成され,それが断層破断面に貫入して形成された脈状またはネットワーク状に産出する断層岩です。この岩石が震源断層の深部で形成され,その後の地殻隆起・削剥を経て現在地表に露出します。つまりシュードタキライトは,断層がかつての地震性の断層運動を示す唯一の震源断層岩です。従って,シュードタキライトおよびそれと関連する断層岩を調べれば,地震時に震源断層帯内部でどのような破壊変形が起こっているのかを知ることができます。本書にもレビューしたように,シュードタキライトは地震の「化石」であるという結論に至るまでには,過去一世紀に亘ってその成因についての論争が繰り返されてきました。

 私のシュードタキライトの研究を始めた契機は修士論文の研究フィールドであり,伊那谷南部の飯田−松川断層沿いに黒い脈状のもの(粉砕起源のシュードタキライト)を発見したことによるもので,それはその後の私の博士論文の研究内容にもなりました。修士論文研究以来今日まで,私はシュードタキライトおよびそれに関連する地震断層岩の研究を続けてきました。本書は,主に私の博士論文とその後の科学研究費で行った研究の成果をまとめた英文著書「Fossil Earthquakes:the Formation and Preservation of Pseudotachylytes」(Springer, 2008,348p)の日本語版です。本書には,多くの日本の研究例を引用しており,また,日頃多くの日本の研究者に研究内容について議論して頂きました。よって,日本語版の刊行に当たっては,私にとってこれにまさる喜びはありません。日本語版の翻訳出版にあたって,福地龍朗博士に日本語を校正して頂きました。また,研究室の学生諸君には,図面作成や資料整理などを手伝って頂きました。以上の方々に感謝の意を表します。
2009年5月,富士山麓にて 林 愛明

まえがき

 これまで地球物理学者により書かれた地震に関する本のほとんどは,地震テクトニクス,地震モーメント,震源位置と震源の深さ,破壊パラメータなどの震源に関するパラメータを決定する視点から地震計に記録された地震波形の解析に焦点を当てている。対照的に,地質学者により書かれたテクトニクスと構造地質学の伝統的な教科書は,一般的に地質学の課題と地球進化に関する研究の試みという両方の視点から地質学の原理に基づいて展開されている。 
 一方,Yeats et al.(1997)は活動的なグロバールテクトニクスや古地震の研究領域を含む地震地質学に関する総合的な教科書を著したが,地殻の異なる深度で地震発生帯内における断層運動と非地震性クリープの両方により形成または変形された震源物質を重点的に扱う教科書はいまだに見当たらない。

 本書,「地震の化石−シュードタキライトの形成と保存」はこの欠点を補い,天然の断層帯に産出するシュードタキライトとそれに関連する地震物質の形成メガニズムとプロセスおよび高速摩擦実験で人工的に生成した物質を扱う。本書の内容は,主に私が静岡大学の地球科学分野で教えている大学院および学部教育課程の授業ノートに基づいている。私は,本書が地震学と地質学とのギャップを埋めることに役立つとともに,地震学と地震断層運動プロセスの研究をさらに促進することを願うものである。

 本書で取り扱うトピックスは,野外調査,メソ−ミクロスケールの組織構造解析,室内実験,化学分析の主な結果および断層モデルなどを含んでおり,地震そのものに対する我々の理解を深め,断層に関連するシュードタキライトおよび断層岩が意味することを解明する道を開いてくれる。

 本書は全12章で構成される。第1章は,シュードタキライトと関連する断層岩への序文である。第2章は,関連用語とシュードタキライトの物理的起源に関する歴史的な論争を紹介する。第3章は,断層岩におけるファブリックの役割と概観的な断層モデルを強調するとともに,シュードタキライトに関連する断層岩に焦点を当てる。本書のコア部分である第4章から第7章では,それぞれ,シュードタキライトの産出が報告された世界中の主要断層からの代表的な例,例えば,イングランドOuter Hebrides衝上断層,オーストラリアWoodroffe衝上断層,中国富蘊(Fuyun)断層,ニュージーランドAlpine断層,などのテクトニック環境,マクロからミクロスケールまでの構造,岩石学的特性,溶融起源のシュードタキライトの形成メカニズムを論じる。

 シュードタキライトの化学組成は第8章で記述する。第9章では,Woodroffe衝上断層と中国秦嶺−大別山衝突造山帯の超高圧岩体に位置する大和鎮せん断帯に産出した,準脆性−塑性領域までの深部レベルで形成したマイロナイトとグラニュライトに関連するシュードタキライトを詳しく調べた結果を述べる。第10章では,日本の飯田−松川断層,野島断層,糸魚川−静岡構造線活断層系などの代表的な例に基づいて,粉砕起源のシュードタキライトとそれに関連する脈状カタクラスティック岩石のメソ−ミクロスケールの構造と岩石学的特性,地震の化石としてのそれらの産状について記述し,またそれらの形成メカニズムについて探究する。第11章では地すべりに関連したシュードタキライトの二つの代表的な例を詳細に記述する。一つ目は,ネパールLangtang Himalaya地すべりによるもので,もう一つは,1999年MW7.6台湾集集地震に関連した九イ分二山地すべりによるものである。最後に,第12章では,シュードタキライトの形成に対する我々の知識に基づいて高速摩擦実験の主な成果を紹介している。

* 多くの研究機関および個人的なご助力により本書を出版することが可能になりました。本書の大部分の素材は,私が行った文部科学省の科学研究補助費による研究プロジェクトの研究成果によるものですが,一人の研究者としての自分自身の成長は,過去と現在に研究上の関係をもつことになった多くの人たちのご助力によるものと考えています。特に,私の大学院時代の指導教官であられた東京大学大学院(地震研究所)の松田時彦先生と嶋本利彦先生に感謝の意を表します。松田先生には活断層に関連する断層岩について,嶋本先生にはシュードタキライトとそれに関連する断層岩の詳細な分析および高速摩擦溶融実験について,それぞれ指導して頂きました。

 多くの同僚および先輩諸兄のお力添いが本書の準備を助けてくれました。中でも、在田一則氏と高木秀雄氏にはLangtang Himalayaの地すべりに関連したシュードタキライトのサンプルと写真を好意的に提供していただきました。戈樹漠氏(中国富蘊断層),孫志明氏(中国秦嶺−大別山衝突造山帯),A. Camacho氏(オーストラリアWoodroffe衝上断層), A. Stallard氏(ニュージーランドAlpine断層), O. Fabbri氏(スコットランドOuter Hebrides衝上断層とフランスSaint-Barthelemy Massif),E. Ferre氏(アメリカのカリフォルニア州南部のSanta Roseマイロナイトせん断帯)には,野外調査においてお手伝い頂き,A. Stallard氏には英文添削をして頂きました。以上の方々に感謝の意を表します。

 私の家族は,私の研究者としての個人生活に快適な環境を提供し,本書の完成を実現させてくれました。本書を私の家族,特に私の妻,蘇娟にささげます。

林 愛明

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