1991 Fiscal Year Annual Research Report
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02452053
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
島田 充彦 京都大学, 防災研究所, 助教授 (60025369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
行竹 英雄 京都大学, 防災研, 助手 (90101237)
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| Keywords | 岩石破壊 / 高封圧・高温 / 強度 / 破壊機構 / AE / 弾性波トモグラフィ- / 破壊形成核 |
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| Research Abstract |
温度300℃,封圧3GPaまでのカコウ岩についての実験から,室温の実験で求められたように,圧縮強度と摩擦強度が等しくなると破壊機構が変化することが確かめられた。すなわち,圧縮強度が摩擦強度より大きい場合の低圧型破壊では開口型(モ-ドI)クラックの合体と崩壊が主な役割を演じているが,両者が等しくなるときの高圧型破壊では面内剪断型(モ-ドII)クラックの進展が支配的であることが明かになった。これにより,間隙水圧が非常に高い場合を除いては,高圧型の破壊が地殻でのものであるという考えが一歩進められた。これらの実験結果と岩石の強度の寸法効果の推定から,浅部の摩擦強度で表される脆性領域と深部の羃乗則クリ-プで表される延性領域の中間に高圧型破壊領域が存在するというリソスフェア強度の新しいモデルが提唱された。しかし,この実験中の低圧型破壊強度に問題が残っており,低圧型破壊が起こる領域の広いエクロジァイトを用いた実験で確認することが進められている。
精度のよい測定が可能な封圧500MPaまでの実験で低圧型および高圧型とみなされる破壊が起こる片麻岩のAE計測の解析から,AEの規模別頻度分布指数が低圧型では破壊直前に減少するのに対して,高圧型では破壊のかなり前から単調な減少を示すことが明らかになった。これは地震予知にとって重要な知見であるが,すでに得られている他の岩石についてのデ-タを解析して確かめる必要がある。
封圧500MPaまでの条件で高精度の多チャンネル弾性波速度測定から,弾性波トモグラフィ-の手法を用いて,岩石の破壊形成の核の存在が明らかにされた。さらに最終破壊直前には段階的に応力降下が起こっていることが見いだされ,それらはSV波,SH波の観測から形成核内でのクラックの合体などの核の内部構造の変化に対応すると解釈された。
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[Publications] M.Shimada: "Comment on “The Effects of Pressure and Porosity on the Micromechanics of the BrittleーDuctile Transition in Quartzite"by Greg Hirth and Jan Tullis" Journal of Geophysical Research. 96. 11877-11879 (1991)
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[Publications] M.Shimada: "Confirmation of Two Types of Fractures in Granite Deformed at Temperature to 300℃." Tectonophysics. (1992)
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[Publications] H.Yukutake: "Fracture Nucleation Process in Intact Rocks." Tectonophysics. (1992)
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[Publications] 島田 充彦: "実験地震予知" 号外海洋. 4. (1992)
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[Publications] 行竹 英雄: "震源域における破壊の核形成" 地震. (1992)
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[Publications] M.Shimada: "Lithosphere Strength inferred from the Fracture Strength of Rocks at High Confining Pressures and Temperatures." Tectonophysics. (1992)
