2023 Fiscal Year Annual Research Report
The study on the mechanism of ocean crust deformation in decollement zone
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18K13831
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
杉山 友理 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 主任研究官 (50803615)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | デコルマ帯 / 粘土鉱物の変質 / 数理モデル / 層間水の脱水 / スロースリップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，粘土鉱物の変質を考慮できる数値解析手法を提案することで，粘土鉱物の変質と地殻変動の関係について検討し，デコルマ帯における大規模海底地殻変動メカニズムを解明することを研究目的としている．本年度は，「変質に伴う層間水の脱水モデルの精緻化」に取り組んだ．
デコルマ帯で生じる粘土鉱物の変質としてスメクタイトのイライト化に着目し，変質に伴うスメクタイトの層間水の脱水に起因する力学応答モデルの構築を行ってきたが，本年度は層間水として存在する水分子について，ミクロな視点で観察された化学分野の試験結果を参考に，層間水密度と水密度の違いを考慮することで脱水に伴う変形を精緻に表現できるモデルに拡張した．また，スロースリップに相当する滑り戻りをシミュレーションにより再現するため，下負荷面モデルを導入し，再現解析を実施した．これにより，変質に伴う力学性状変化が生じなかったとしても，層間水の脱水に伴う過剰間隙水圧の発生によりスロースリップが生じる可能性があることを示すことができた．
研究期間全体を通じて，デコルマ帯における海底地殻変動として，固着してスロースリップを発生するという一連の現象を説明するため，鉱物の変質を表現可能な数理モデルを提案し，土/水/気体連成問題として整理し，提案したモデルを用いて，想定し得るプレート沈み込み速度及び変質速度の違いによる影響についてのケーススタディを行ってきた．また，研究過程で，層間水の脱水による過剰間隙水圧の発生がキーポイントになることが分かり，モデルの改良を実施してきた．さらに，化学や理学分野で関連する研究論文を参照し，実験結果をモデル化に取り入れることでモデルの精緻化を図り，プレート境界断層デコルマ帯における巨大津波発生原因となる海底地殻変動の発生メカニズムについてアプローチすることができた．
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