2022 Fiscal Year Final Research Report

Shear-strength variation along subducting mega-thrust- their influence on the geometry of accretionary prism

Research Project

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Project/Area Number	19H02008
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	Yamamoto Yuzuru 神戸大学, 理学研究科, 教授 (10435753)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	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) 西浦泰介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), グループリーダー代理 (60509719)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	プレート境界 / スメクタイト / イライト / DEM / バヤリー則
Outline of Final Research Achievements	Dynamic transition of minerals and/or physical properties associated with plate-boundary maga-thrusting should control architecture of plate subduction zones and stress distribution. In this study, (1) we quantified the dynamic variation of shear strength occurred 2-3 km burial depth in terms of geological and rock mechanical testing. Then, (2) we evaluated if this variation plays important rules for formation mechanisms of plate-boundary major structures. As the results, (1) we identified the shear strengthening occurred at the depth. This is the inverse results to the current knowledge: that is, fault zone is weaker than intact rocks. Also, (2) we imported the shear strengthening to the numerical simulation and successfully constructed the “numerical rock-box experiment” system, not s “sandbox experiment”. The result of the “rock-box experiment” shows that the major variation of shear strengthening is one of the major controlling factors for subduction-zone geometry.
Free Research Field	構造地質学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	従来の地震学では、岩石の種類によらず断層の剪断強度が一定であるとするバヤリー則がよく用いられてきた、今回示された、断層の方が240％もの剪断強度を獲得するという結果は、特に泥質岩で構成される沈み込み帯の破壊モデルを考える上で極めて重要である。数値実験では、従来の「砂箱実験」ではなく、「岩石沈み込み実験」を可能にした。これによって、従来再現できなかった固結した岩石で構成される天然の沈み込み帯の変形挙動と、室内岩石力学試験の結果を初めて直接比較できるようになった。