部分溶融体の流動特性の実験とマグマだまりの動的性質

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06222213
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 熊澤 峰夫 名古屋大学, 理学部, 教授 (60022571)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊谷 博之 名古屋大学, 理学部, 助手 (00260589) ; 米田 明 名古屋大学, 理学部, 助手 (10262841)
• Keywords: 火山性地震 / シングルフォース / トルク / サイスミックベクトルモード / 部分溶融物質 / ウエットネス

Research Abstract

1.火山性の地震のように、震源モデルの確立されていない地震を解析する新しい手法を確立した。従来、震源の解析には,震源域における歪みエネルギーの解放を表すモーメントテンソルが用いられてきた。本研究で提案した震源モデルは、これに加えて、三つのサイスミックベクトルモード(震源域における質量の移動を表す「シングルフォース」,回転を表す「トルク」,震源域での平均圧力勾配の変化を表す「プレッシャーダイポール」)を含む.火山性地震の観測でこれらのモードがとらえられれば、火山直下で「重力エネルギーを解放する地震」や「圧力勾配を解消する地震」などの地震学的に新しいタイプの地震が発生することを示すことになる。また、火山直下のマグマの上昇プロセスについて新たな物理像を得ることにもなる。
2.上記のシングルフォースとトルクの力は、地震学における歴史的な混乱により、地球内部では物理的に発生し得ないと考える地震者が少なくなかった.本研究では、そのような混乱の原因を解明し、これらが物理的に存在し得ることを理論的に証明した。
3.マグマの上昇プロセスにおける不安定発生の鍵となる部分熔融物質の力学物性を理論,実験の両面から研究した.理論面では,固液二相系内部での固体粒子同志の接触状態を表現する内部状態変数ウエットネスを導入し,マクロな力学物性(粘性や弾性など)をメルトフラクションとウエットネスの関数として表現した.応力下でのウエットネスの時間発展を実験的に調べるため、装置と試料のカップリングが確実にとれる新しいタイプの変形実験装置を開発した。マントルアナログ物質として適切な界面エネルギーを持つ二成分共融系を探索・確保した。試料のミクロな内部構造(ウエットネス)を顕微鏡によって観察する手法を開発した。試料の音速を測定し、ミクロな構造との関係を実験的に調べ、理論からの予測と一致する結果を得た。

Research Products

• [Publications] Yasuko Takei: "Why have the single force and torque been excluded from seismic source models?" Geophysical Journal International. 118. 20-30 (1994)
• [Publications] Yasuko Takei: "Phenomenological representation and kinematics of general seismic sources including the seismic vector modes." Geophysical Journal International. (in press).