断層至近距離における高周波強震動発生機構のモデル化に関する実験的研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06402062
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 平澤 朋郎 東北大学, 理学部, 教授 (80011568)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 隆司 地質調査所, 主任研究官 ; 加藤 尚之 東北大学, 理学部, 助手 (60224523) ; 山本 清彦 東北大学, 理学部, 助教授 (90004390)
• Keywords: アスペリティ / 固着-すべり / 不安定すべり

Research Abstract

既存断層面をもつ岩石試料を用いて固着-すべり(スティック・スリップ)を発生せしめ,それによって励起される高周波弾性波動を断層至近距離で測定した.この波形解析から得られた主な結果は次の通りである:1)断層至近距離における高周波強震動継続時間は,局所的破損時間に比例する.2)実験で得られた最大すべり加速度は数十km/s^2という,きわめて大きな値であるが,周波数の違いおよび規模の違いを考慮すると,地震の場合の1000gal程度に相当する.3)地震の場合の上限周波数は,破壊伝播速度を破損進行領域の長さで除した値にほぼ等しいという理論があるが,実験の場合にはこの予測よりはるかに高い周波数の強震動が測定される.
このような岩石試料のすべり運動のモデル化を試みた.すなわち,断層面上のアスペリティー(突起部)をシミュレイトするように,円形状のアスペリティーを断層面上に分布させ,巨視的な破壊のフロントが通過した後に,これらが確率的に破壊する,というモデルである.なお,「確率的」とは,フロント通過からアスペリティーの破壊までの時間がある確率密度分布にしたがう,という意味である.このモデルで円形アスペリティーの平均半径を1.7mmとすると,測定された強震動の特徴をよく再現する理論波形が得られた.
一方,レーザドップラー振動計による岩石中の弾性波を計測する手法を開発した.予備的な実験研究として,人為的な振動源により励起された波動を用いて,岩石中を伝播する波動の散乱特性等を調べた.なお,自然のAE波形を計測するためには,S/Nの改善が必要である.

Research Products

• [Publications] 加藤尚之: "Microfracture processes in the breakdown zone during dynamic shear rupture inferred from laboratory observation of near-fault high-frequency strong motion" Pure Appl.Geophys.142. 713-734 (1994)
• [Publications] 加藤尚之: "Dynamics of microfracture processes in the breakdown zone" Adv.in Math.Seismology,Seis.Press,Beijing. 128-147 (1995)
• [Publications] 西澤修: "跳躍現象から推定される断層近傍での強いゆれ" 地質ニュース. 491. 9-16 (1995)