Studies on Earthquake Rupture Propagation Using Large-scale Friction Experiments

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H02954
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Solid earth and planetary physics
• Research Institution: Kyoto University (2019-2021); National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (2017-2018)
• Principal Investigator: Fukuyama Eiichi 京都大学, 工学研究科, 教授 (60360369)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 太 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震津波防災研究部門, 主任研究員 (90374165) ; 川方 裕則 立命館大学, 理工学部, 教授 (80346056) ; 溝口 一生 一般財団法人電力中央研究所, 地球工学研究所, 主任研究員 (50435583)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 断層摩擦 / 初期クラック / 破壊伝播

Outline of Final Research Achievements

By constructing a 4m-long rock friction experiment apparatus, we conducted several experiments on the initiation and propagation of earthquake rupture process. We confirmed that the critical initial crack size was consistent with that reported by Uenishi and Rice. The magnitude of the foreshocks that occurred during the initiation process were proportional to the local loading velocity, indicating that the generation of foreshocks might be related to the rheological process. In addition, using the 1.5m-long rock friction apparatus data, whether foreshock or slow slip occur depends on the heterogeneity on the fault surfaces and they occurred complementally each other.

Free Research Field

地震学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで、地震の破壊核生成と破壊伝播の研究は、理論的な枠組みに基づいた数値計算か、アクリルやプラスティックなどの擬似物質を使った実験しか行われてこなかったが、今回運用を開始した断層長4m長岩石摩擦試験機により、精度良く地震の初期クラックの形成から不安定破壊への移行プロセスを捉えることができた。特に、前震の粘弾性的な性質は、実際の岩石の性質を反映した結果であり、非常に重要な成果である。ここで得られた結果を、岩石摩擦の構成則に反映し、現実に近い環境を模擬できる大型数値シミュレーションに組み込むことで、将来の大地震発生シナリオの構築に貢献できるかもしれない。