Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
本研究では、沈み込み帯プレート境界に存在する水の流体圧の変動がスロー地震を誘発するという仮説を、Slow to Fastすべりを再現する摩擦実験によって検証する。特に、臨界状態で静止している断層中の水の流体圧を変動させることで、自発的にすべりを発生させる応力・水圧制御実験を行なう。そして、どのような物理化学環境条件によってSlowすべりが発生し、Fastすべりに進展するのかを詳細に調べ、物質学的な視点からプレート境界で発生する多様な地震の発生メカニズムを探る。
自然界の地震断層は、すべり出すか出さないかといった臨界状態で静止している。そのような断層の内部に存在する間隙流体の圧力の変動が、地震波を放出しないゆっくりとした変形から大きな揺れを伴う高速断層すべりに至る多様な地震が発生する要因の１つであると考えられている。本研究では、回転式低～高速摩擦試験機に応力・水圧制御機構を導入して自然界の地震断層の臨界状態を再現し、その臨界状態で間隙水圧を上昇・変動させることによって断層すべりを自発的に発生させ、その時のすべり速度の変化を検出する実験研究を実施した。実験には地震断層の模擬ガウジ試料として粒径100μm程度の石英砂を用いた。まず、模擬試料を剪断させるトルク値を10Ｎｍ、垂直応力を5MPaに一定に制御した状態をつくり、その後、水圧を0.4MPaからステップ状に上昇させる応力・水圧制御実験をおこなった。実験の結果、水圧が0.8MPaに到達してから約50秒後にすべりが加速することがわかった。臨界状態で静止していた断層が水圧の変動によってすべりはじめ、すべりが加速する現象を再現することに成功した。ただし、一定のトルク値に制御をしているにもかかわらず、すべりの加速に伴って約15％トルクが減少してしまうこと、またすべりが加速する直前にゆっくりとしたすべりが発生しているのかを分解能の高いすべり変位計測機で確認することができなかった。トルク制御機構のさらなる改良と、初年度に予察的に導入した超精密電磁誘導式エンコーダーを応力・水圧制御実験にも適応できるようにすることが今後の課題として明らかとなった。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2023 2022
All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results, Peer Reviewed: 7 results, Open Access: 7 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Invited: 1 results)
Journal of Geophysical Research: Solid Earth
Volume: - Issue: 6
10.1029/2023jb026706
Volume: 128 Issue: 8
10.1029/2022jb026156
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 601 Pages: 117888-117888
10.1016/j.epsl.2022.117888
Progress in Earth and Planetary Science
Volume: 9 Issue: 1 Pages: 31-31
10.1186/s40645-022-00488-1
Tectonophysics
Volume: 839 Pages: 229524-229524
10.1016/j.tecto.2022.229524
Geology
Volume: 50 Issue: 11 Pages: 1229-1233
10.1130/g49639.1
Scientific Drilling
Volume: 31 Pages: 85-91
10.5194/sd-31-85-2022
