2018 Fiscal Year Research-status Report
Stress state in accretionary prisms from the real-scale numerical sand-box experiment
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18K03815
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
古市 幹人 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 数理科学・先端技術研究分野, 主任研究員 (50415981)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 付加体 / DEM / 大規模シミュレーション / 砂箱実験 / 応力鎖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、海洋プレートの沈み込みに伴う陸側の付加体形成を模擬した粒状体のシミュレーションを実施するものである。具体的には、個別要素法（DEM）数値シミュレーションにより砂箱実験を再現し、応力鎖解析により、室内実験では解明が困難な“問い”である付加体内部の3次元の内部応力状態とその形成過程の解明に取り組んでいる。当年度は、均質な初期条件での数値砂箱実験をおこない、断層形成時に粉状体内の水平方向に応力鎖がアーチ状の構造を自発的に形成し、そのアーチに沿って波構造が発達することを解明した。付加体内部を応力鎖解析することで、アーチ構造の形成過程が、微視的な接触相互作用の集団的運動がもたらす巨視的な非線形挙動であることを指摘し、その裏付けとなる理論モデルとの定量的な比較検証に成功した。この結果は、付加体の海溝軸方向への湾曲が従来議論されてきた海山やプレート運動といった地質学スケールのマクロな不均質だけでなく、地殻に内在する微視的な不均質が集団運動を介して現れる巨視的な変形、つまりスケールをまたいだ地殻の変形プロセスにも起因し得ることを示唆している。さらに、実際の掘削抗観測における本解析の有用性を議論するために、シミュレーションの中で仮想の掘削抗を設定し、SHmaxの方向を調べた。その結果、アーチ構造応力上の掘削抗ではSHmaxの方向が深さに強く依存し、その長期変化が地域的な断層運動の影響をあまり受けないという特徴を持つことが分かった。これらの結果は、付加体の内部応力構造を紐解くものであり、限られた観測点データから広域的な応力状態を推測するなど今後の応用技術が期待される成果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
該当年度は、応力鎖解析の実施とその解析を実施し、最も単純な粉体層の短縮実験において、アーチ状の応力状態について多くの知見を得ることが出来た。得られた成果は、アーチ応力構造に関する科学論文や、大規模応力鎖解析に対する技術論文、並びにいくつかの国際会議において発表が実施できており、おおむね順調に研究が進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、均質に敷かれた粉体層を初期条件とした数値実験を行ってきたが、今後は、対象を海山の沈み込みを模擬した短縮変形実験へと拡張し、3次元的な応力場への影響を応力鎖解析により調べる。また、これまで1段目の断層形成について詳細に調べてきたが、それを2段目以降にも拡張する。そのために、応力鎖を画像解析する技術開発も実施する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額がある理由としては、海外での学会発表が次年度にずれ込んだ事と、京コンピュータで使用できるデータサーバーの拡充に伴い、予定していたよりもハードディスクの購入が少なく済んだためである。次年度は予定どおりに海外発表を実施する事と、京コンピュータの停止に伴い手元で管理するデータ量の増加に対応するハードディスクの購入が必要となるため、本次年度使用額を使用する予定である。
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