2020 Fiscal Year Annual Research Report
Unified Understanding of Slow and Regular Earthquakes from Nonequilibrium Physics Point of View
| Project Area | Science of slow earthquakes |
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| Project/Area Number |
16H06478
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
波多野 恭弘 大阪大学, 理学研究科, 教授 (20360414)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
住野 豊 東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 准教授 (00518384)
鈴木 岳人 青山学院大学, 理工学部, 助教 (10451874)
山口 哲生 九州大学, 工学研究院, 准教授 (20466783)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | スロー地震 / 非線形動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 弾性体や流体を用いたアナログ実験 不均一な断層面における地震活動をモデル化するため、ゲル表面に複数のアスペリティを配置した摩擦実験を行った。実験の特色は、駆動速度の制御のみならず高分子ゲルの強度不均一性の調整まで可能にしたことである。その結果、高速すべりに先行して発生するゆっくりすべりの時空間的挙動を捉えることに成功した。さらに、さまざまな動的挙動（応力・ひずみ場とすべり量の時空プロファイルや弾性波の検出）をその場観察により取得することで、すべり発生メカニズムを明らかにすることができた。これらに加えて摩擦構成則の定量化も行い、室内実験系から断層スケールへ外挿する理論的根拠を示した。
流体系モデリングでは、幅広い時間スケールにまたがる埋め込まれたノイズが地震発生に与える効果を明らかにするために、粉粒体を混合した上で剪断実験系を構築した。その結果、岩石実験でみられる空間パターンをよく再現した。時空ダイナミクスも可視化し、スロー地震の発生過程に共通する変形挙動を見出した。
2) プレート境界の数理モデル構築と解析 高速／低速という震源の運動の違いをより一般的な力学的挙動としてとらえなおすことを目的とした数理モデリング研究を行なった。滑り速度のみに依存する簡素な摩擦則を仮定することで定常的な断層端伝播の有無と、存在する場合はその伝播速度を解析的に求めた。ここでは地球に固有の特徴に依らずとも、そういった摩擦則に高速で安定な伝播と減衰していく伝播の二つが内在していることを明らかにした。また岩石中の流れが乱流になる・ならないが高速・ゆっくりの滑り過程に対応する可能性について示唆した研究もある。ここで見出した多孔質媒質中の乱流エネルギー・散逸率の初期値鋭敏性は地球科学に限らず工学的応用も期待される内容である。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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