2020 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, 付加価値情報創生部門(数理科学・先端技術研究開発センター), グループリーダー (50415981)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 付加体 / 砂箱実験 / DEM / HPC / 沈み込み帯 |
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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。
本年度は海溝軸方向に周期境界条件を設定できるようにシミュレーションコードを改良し、斜め方向に圧子（海山）が沈み込んだ場合の計算を行った。結果、斜め沈み込みが想定されている南海トラフ領域などと類似の表層形状が再現できた。一方で、近年議論が盛んな横ずれ断層についてはバックストップ側の摩擦抵抗が重要なことが分かった。また、圧子から離れた領域においては、応力鎖は沈み込み方向に強く傾くが、バックストップ面に対して垂直に応力鎖がアーチ状の構造を形成するため、海溝軸方向のうねりには大きな角度依存性が観られないことが分かった。これら発見は、海山周囲を除いて沈み込み方向が地形に与える影響が限定的である一方で、内部の応力状態には大きな影響があり、大陸側の堆積層強度がその支配因子であることを示唆している。
また、これまでの取り組みから粒子間の接触摩擦が重要であることが分かったため、それをより現実的に表現する岩石破壊のモデル化にむけてDEMにおける粘着力モデルを実装し、3軸試験から与えられる破壊包絡線の再現を可能にした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度、斜め方向の沈み込み問題に対して、多くの知見が得られ、おおむね順調に研究が進んでいると考えている。しかしながら、コロナ禍もあり、当初予定していた海外での研究成果発表が不十分なものとなった。また、室内実験との3次元幾何形状での直接比較を計画していたが、精緻な室内実験の実施難易度が高く計画が遅れた。結果、断面データのみで検証を実施するにとどまった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で、摩擦が幾何形状の最も大きな支配要因であることが明らなので、岩石実験と整合的なDEMモデルにより、より現実的な設定でのシミュレーションの実施に取り組む。これにより、探査データとの直接比較が可能になると思われる。
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| Causes of Carryover |
コロナの影響があり、国際会議への参加が困難となったため、米国、英国、ルクセンブルク等の訪問で予定していた旅費の使用がほとんどなかった。次年度においても同様の状況が予想されるが、改善されれば繰り越した資金で訪問を実現したい。一方で、論文発表に向けたデータ解析のための機器整備、大きなデータをリモート環境で扱うための研究環境整、論文投稿費用等に資金を用いる計画である。
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