2018 Fiscal Year Annual Research Report
Slip behavior of plate-boundary faults inferred from thermal maturity of carbonaceous material
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17J01607
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
金木 俊也 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 地震 / 摩擦発熱 / 炭質物 / 熟成度 / 昇温速度 / 破壊伝播 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地震時に解放される歪エネルギーの大部分は，断層面での摩擦発熱として消費され，断層面での温度上昇および様々な物理化学反応を誘発する．地震時に発生する摩擦発熱の総量・速度は，剪断応力や滑り距離といった断層滑りパラメータに依存するため，断層面での摩擦発熱量を推定することは地震のエネルギーや滑り挙動を理解する上で非常に重要である．以上の背景から本研究では，断層岩中に存在する炭質物が最高被熱履歴に対して不可逆的な有機化学反応を起こすことに着目し，炭質物の熱熟成度から過去のプレート境界で発生した地震時の滑り挙動を解明することを目的としている．2018年度は，天然の断層を模擬した試料について加熱実験を行い，炭質物の熱熟成過程における昇温速度の影響について実験的な検証を行った．赤外・ラマン分光測定，熱分解GC/MS分析の結果，高い昇温速度は炭質物の熱熟成反応を200-300度抑制することが明らかとなった．この研究成果は2018年6月4日付けで国際学術雑誌Earth, Planets and Spaceに掲載された．この成果を用いることで，炭質物をより正確な温度指標として用いることが可能になると期待される．また炭質物の熟成反応が断層滑り挙動へ及ぼす影響を明らかにするため，回転型摩擦試験機を用いた高速摩擦実験を実施した．その結果，炭質物の熟成度・結晶度と摩擦強度の間には負の相関が確認された．得られた摩擦特性から地震時の破壊伝播過程を考察すると，炭質物の熟成度が上がるほどラプチャ速度の上昇・ラプチャ規模の抑制が引き起こされることが明らかとなった．この結果は，特に炭質物を多く含む断層ではその熟成度が断層強度・破壊伝播過程を支配しうる可能性を示唆している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
「炭質物の熱熟成度から過去の地震時の滑り挙動を推定する」という本研究の目的に対し，本年度の成果によって昇温速度が炭質物の熱熟成過程に及ぼす影響を定量的に評価することが可能となった．この成果は国際学術雑誌に掲載されており，当初の研究計画を十分に満たすものである．さらに，炭質物の熟成度が摩擦強度・破壊伝播過程に与える影響についても予察的な知見を得ることができた．以上から，本研究課題の進捗状況は，当初の予定以上に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画では，炭質物の熟成度から過去の地震時の摩擦発熱履歴を定量的に評価し，断層滑りパラメータの推定を行う予定であった．しかし，本年度の研究で明らかになった昇温速度の影響のみならず，初期熟成度・繰り返し地震の効果も炭質物の熟成度に影響を及ぼしうることが示唆される．よって今後の研究では，これらの効果を実験的に明らかにすることで，炭質物の熟成度をより正確な摩擦発熱指標として確立することを目指す．また，今年度の研究により，炭質物の熟成度は摩擦強度・破壊伝播過程に影響を及ぼしうることが明らかになった．これらの影響について定量的な評価を行うため，二次元有限要素法を用いた数値シミュレーションを実施することも計画している．
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Research Products
(7 results)
