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Listening to tremors associated with slow earthquakes in the laboratory

Publicly Offered Research

Project AreaScience of slow earthquakes
Project/Area Number 17H05417
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

隅田 育郎  金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (90334747)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords固着すべり / 断層ガウジ / 微動 / アコースティックエミッション / 地震 / 周波数スペクトル / 粉粒体 / 摩擦 / スロー地震 / Acoustic Emission / 室内実験 / 間隙流体
Outline of Annual Research Achievements

スロー地震に伴って発生する微動を用いて、すべり面における応力状態を知るために粉粒体のせん断実験を行った。せん断応力と発生する音波(Acoustic Emission) を広帯域で測定し、固着すべりに伴って時間変化する応力とAE波形の関係を調べた。AEは広帯域に感度を持つ加速度センサーを用い、加速度波形を時間積分して、速度波形を得た。また補足して、マイクロフォンによりAE測定も同時に行った。せん断実験は、(i) 粒径、(ii)容器サイズ、(iii)せん断速度、の3つのパラメータを変えて行った。実験とその解析より、以下が分かった。
(1)AEは広周波数帯域で励起され、それらは複数の長さスケールを起源とする
粉粒体をせん断すると応力増大時には高周波数(100Hzオーダー)のAEが、応力減少時には低周波数(10Hzオーダー)のAEが卓越する。粉粒体を入れた容器の対蹠点に設置した加速度センサーの記録を解析したところ、低(高)周波数成分が逆(同)位相になっていた。これは低周波数成分は系全体が水平方向に固有振動を起源としていること、また高周波数成分は粒スケール起源であることを示唆している、これはAEの起源として少なくとも2つの長さスケールが存在することを示している。容器サイズを大きくすると、低周波成分の特徴的な周波数が低下することは確認済みである。
(2)AEのスペクトルは粒径(~アスペリティ)に依存する
粒径が大きくなると、せん断に必要な応力は増大し、AEのパワースペクトルが高周波数側へシフトし、振幅は顕著に増大する。これは粒子同士がジャムすることにより、摩擦が増大し、粒子に大きな応力が働くため、粒子の再配置が高速で行われているためだと解釈できる。粒子間に働く摩擦力とAEの周波数特性は法線応力にも依存することは、レオメータを用いた測定で確認済みである。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Low-velocity impact cratering experiments in granular slopes2017

    • Author(s)
      Hayashi, K. and I. Sumita
    • Journal Title

      Icarus

      Volume: 291 Pages: 160-175

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2017.03.027

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Stress and Acoustic Emission measurements in granular stick-slip2018

    • Author(s)
      Fukumizu, H., Sumita, I
    • Organizer
      JpGU 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Excitation of acoustic waves by bubble rupture in a crystal-bearing magma: A laboratory investigation2018

    • Author(s)
      Hashimoto, K., Sumita, I
    • Organizer
      JpGU 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Near field observation of 2018 eruption of Kilauea volcano at Fissure 8 Lower East Rift Zone2018

    • Author(s)
      Sumita, I.,Namiki, A., Patrick, M.
    • Organizer
      AGU 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 粉粒体の固着すべりをAE測定から探る2018

    • Author(s)
      隅田育郎
    • Organizer
      研究会「スロー地震の物理4」
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Stress and Acoustic Emission measurements in granular stick-slip2018

    • Author(s)
      Fukumizu, H., Sumita, I.
    • Organizer
      JpGU 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Low-velocity impact cratering experiments in granular slopes and a comparison with Vestan craters2017

    • Author(s)
      Hayashi, K., Sumita, I.
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experiments on shaking-induced fluidization in a liquid-immersed granular medium : implications for triggering eruptions,2017

    • Author(s)
      Sumita, I., Yasuda, N., Mizuno, M., Woith, H, Rivalta, E.
    • Organizer
      IAVCEI 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modelling earthquakes and tremors by granular shear experiments2017

    • Author(s)
      Sumita, I. Fukumizu, H., Higashi, N., Tsubota, H
    • Organizer
      Joint Workshop on Slow Earthquakes 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 研究室のホームページ

    • URL

      http://hakusan.s.kanazawa-u.ac.jp/~sumita/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 実験例の動画紹介

    • URL

      https://www.youtube.com/user/geodynlab

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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