51探花

【本学研究者情报】

〇大学院环境科学研究科　教授　冈本敦

【発表のポイント】

• 地殻の高温热水环境を模拟した実験により、流体からのシリカ析出により亀裂が闭塞し、流体圧が振动することを発见しました。
• 流体圧振动は、シリカ析出による目詰まりとシリカシール层の破壊の繰り返しによって引き起こされることを明らかにしました。
• 地殻内地震により高温流体の移动が起こると、シリカ粒子を形成し、断层内の流体圧を変动させる可能性があることを示唆する成果です。

【概要】

地震発生のサイクルは地殻内の流体の圧力（流体圧）と関係があると考えられてきました。また、地殻の主要成分であるシリカの析出は断层强度を回復させ、流体圧を上昇させると考えられてきましたが、観测でも実験でも証明されていませんでした。

东北大学大学院环境科学研究科の冈本敦教授らは、高温の地殻环境を模拟した水热実験により、地殻岩石の亀裂内部で流体からのシリカ析出により亀裂を闭塞させる挙动を调べました。その结果、岩石基盘からのシリカの结晶である石英の成长だけでなく、流体からアモルファスシリカや石英粒子が生成?移动?付着することで、亀裂を効果的に闭塞することがわかりました。亀裂の目詰まりにより上流の流体圧がゆっくり上昇しては、短时间で降下するという特徴的な振动を繰り返すことを见出しました。この流体圧振动は、シリカによる目詰まりとシール层の破壊の繰り返しによるものと考えられます。本実験で作成した人工石英脉^（注1）の组织は天然の地震発生帯のものとよく似ており、自然界でも地震サイクルに関连した流体圧の振动が石英に记録されている可能性があります。

今后、地震発生と流体圧サイクルに対する化学反応の効果についての新たな研究が期待されます。

本成果は2025年2月20日、科学誌Nature Communicationsに掲載されました。

図1. (a) シリカの析出実験（流量0.2mL/min）で観測された上流と下流の差圧の振動。実験から24.5時間後に差圧の上昇が観察され、最大9MPaの差圧の振動を繰り返しながら、最終的に高い差圧で安定化している。(b) 実験の反応管内部でのシリカのシール層と流体圧の概念図。シリカによるシール層の形成によって目詰まりし、上流の流体圧が上昇する。

【用语解説】

注1. 石英脈：岩石の亀裂に流体が流れ、石英が析出して充填したもの。

【论文情报】

タイトル：Oscillations in fluid pressure caused by silica precipitation in a fracture
著者：Atsushi Okamoto*, Edward Vinis
*责任着者：东北大学大学院环境科学研究科　教授　冈本　敦
掲載誌：Nature Communications
顿翱滨：

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院环境科学研究科
教授　冈本　敦
TEL: 022-795-6334
Email: atsushi.okamoto.d4*tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院环境科学研究科
情报広报室
TEL: 022-752-2241
Email: kankyo.koho*grp.tohoku.ac.jp
（*を蔼に置き换えてください）