Effect of pore pressure change in brittle-ductile transition to earthquake cycles

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04038
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Noda Hiroyuki 京都大学, 防災研究所, 准教授 (50619640)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 脆性塑性遷移 / 地震サイクル / シミュレーション / 境界積分方程式法 / 間隙流体 / 粘弾性緩和

Outline of Final Research Achievements

An automatic control unit of normal stress is set up to the high-temperature high-pressure rotary-shear apparatus in DPRI, Kyoto University, which improves quality of mechanical data. A mechanical model of a shear zone in brittle-plastic transitional regime is constructed based on tensorial partitioning of deformation to brittle and plastic deformations. A new time-stepping algorithm in a boundary integral equation method (BIEM) for dynamic rupture simulation is proposed which suppress numerical oscillation. Spectral BIEM for dynamic earthquake sequence simulation is improved by removing an artificial periodic boundary condition. Viscoelastic relaxation and poroelastic rebound are implemented in the dynamic earthquake sequence simulation.

Free Research Field

断層力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究計画では主に、脆性塑性遷移領域における剪断帯の力学的性質の理解の前進と、媒質の非弾性変形や流体移動を考慮に入れた地震サイクルシミュレーションの高度化に貢献した。前者では岩石の構造（すべり面の角度や結晶伸長方向）と剪断強度を結びつける事に成功したが、これは構造地質学的研究と地球物理学的研究を橋渡しする知見と言える。また後者に関しては、本研究計画で目指した脆性塑性遷移と流体圧変化を考慮した地震サイクルのモデリングのみならず、一般に多孔質・粘弾性体の変形の解析に適用可能な技術であり、学際的価値があるといえる。