Materials-science aspects on the velocity and temperature dependence of fault strength at high slip velocities

2013 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 23340151
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Geology
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: KANAGAWA Kyuichi 千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40185898)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): HIROSE Takehiro 海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 主任研究員 (40470124) ; INOUE Atsuyuki 千葉大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30150270)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 断層 / 摩擦強度 / 高温高速摩擦実験 / 変位速度依存性 / 温度依存性 / 物質解析

Research Abstract

With increasing temperature, frictional strength of dolerite decreases up to 400 degrees C, then increases up to 800 degrees C, and decreases again up to 1000 degrees C. The frictional strength up to 800 degrees C has a negative correlation with the amount of amorphous phase, while it has a positive correlation with the amount of iron oxides. At 1000 degrees C, granular flow of oxidization reaction products derived from pyroxenes likely reduced the frictional strength.
We also conducted friction experiments on dolerite gouges ground for different periods of time at low to high slip velocities. Gouges ground for longer periods of time were stronger at slip velocities slower than 4 cm/s, whereas they were weaker at slip velocities faster than 4 cm/s. We revealed that such difference in frictional strength according to grinding time is attributed to the amount of water adsorbed in amorphous gouge.

Research Products

• [Journal Article] Frictional experiments of dolerite at intermediate slip rates with controlled temperature : Rate-weakening or temperature-weakening? (2011)
  • Author(s): Noda, H., Kanagawa, K., Hirose, T. and Inoue, A.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 116 Pages: B07306
  • DOI: 10.1029/2010JB007945
• [Presentation] ドレライト粉砕ガウジの低～高速摩擦特性 (2014)
  • Author(s): 和田純一・金川久一・大橋聖和・井上厚行・高橋美紀・北島弘子・安東淳一・廣瀬丈洋
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2014年大会 , SSS32-05
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜会議センター
  • Year and Date: 2014-05-01
• [Presentation] 窒素雰囲気下におけるドレライトの摩擦強度の温度変化と摩耗物質中の非晶質物質含有量との関係 (2014)
  • Author(s): 田中伸明・和田純一・金川久一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会 , SSS32-P06
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜会議センター
  • Year and Date: 2014-05-01
• [Presentation] 窒素雰囲気下におけるドレライトの摩擦強度の温度依存性 (2013)
  • Author(s): 田中伸明・和田純一・金川久一
  • Organizer: 日本地質学会第120年学術大会 , R13-P-2
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス
  • Year and Date: 2013-09-16
• [Presentation] ドレライト粉砕ガウジの吸水と低～高速摩擦特性に対する影響 (2013)
  • Author(s): 和田純一・金川久一・大橋聖和・高橋美紀・北島弘子・井上厚行・廣瀬丈洋・安東淳一
  • Organizer: 日本地質学会第120年学術大会 , R13-P-3
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス
  • Year and Date: 2013-09-16
• [Presentation] ドレライト粉砕ガウジの低～高速摩擦特性 (2013)
  • Author(s): 和田純一・野田博之・岡崎啓史・大橋聖和・北島弘子・高橋美紀・金川久一
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2013年大会 , SSS29-10
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2013-05-24
• [Presentation] Amorphization of dolerite gouges and its effects on their frictional properties (2012)
  • Author(s): Wada, J., Kanagawa, K., Nakatani, M., Mochizuki, H., Hirose, T., Ando, J., Furukawa, N. and Inoue, A.
  • Organizer: International Conference on a New Perspective of Great Earthquakes along Subduction Zones , Poster #109
  • Place of Presentation: 高知市文化プラザかるぽーと
  • Year and Date: 20120228-29
• [Presentation] ドレライトガウジの非晶質化と摩擦特性に対する影響 (2012)
  • Author(s): 和田純一・野田博之・岡崎啓史・安東淳一・金川久一・井上厚行・廣瀬丈洋・片山郁夫
  • Organizer: 日本地質学会第119年学術大会 , R12-P-2
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] 粉砕によるドレライトの非晶質化とその摩擦特性に対する影響 (2012)
  • Author(s): 和田純一・金川久一・中谷正生・望月裕峰・廣瀬丈洋・安東淳一・古川 登・井上厚行
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2012年大会 , SSS29-P21
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2012-05-22