断層粗さのマルチスケール測定：断層はどの程度デコボコしているのか

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H01585
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 武多 昭道 東京大学, 地震研究所, 助教 (30589271)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 由弦 神戸大学, 理学研究科, 教授 (10435753) ; 山崎 勝也 中部大学, 工学部, 講師 (40773578) ; 池田 大輔 神奈川大学, 工学部, 助教 (60584258) ; 冨田 孝幸 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (70632975)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 断層 / 断層粗さ / ミューオン / ミュオグラフィー / 宇宙線

Outline of Annual Research Achievements

近年、宇宙線ミューオン観測による火山などの巨大構造物の透視が可能となり、技術の更なる高度化・多様化に向けて多方面で活発に研究が進められている。地中にミューオン検出器を埋設し、断層などの地下の密度構造を探査するという手法は、宇宙線ミューオンによる透視技術の自然な拡張である。地中からミューオンを観測するためには、検出器を大幅に小型化する必要がある。火山の観測などに用いられているミューオン検出器のサイズは１～２ｍ程度であるが、そのような大きさでは地中深くに埋設することが不可能であるため、直径10cm程度にまで小型化する必要があった。小型化の実現のためには、素粒子研究などで用いられている最先端の科学技術を用い、かつ、チャンネル数を必要最低限にまで削減する必要がある。
石堂断層東側の1地点のコアサンプルのX線CT画像検査、帯磁率測定を行った。当初の予想に反し、地表付近(深さ6m)、30m、46mにて、明瞭な断層面が観察された。その他にも、断層とみられるずれが多く見つかり、掘削地点周辺は非常に複雑な密度構造を持つことが明らかとなった。
ボアホール挿入型ミューオン検出器の性能向上及び小型化を行い、耐圧容器の外径が86mm、内径が78mmとなるミューオン検出器を製作し、性能評価を行った。これまでの検出器では、ミューオンが前から来たか後ろから来たかを弁別することができなかったが、検出器の感度向上と形状の最適化、電子回路の時間分解能の向上によって、少ないチャンネル数でもミューオンの仰角方向に十分な感度をもつ検出器を製作することができた。これにより、地下密度構造の再構成の精度が向上することが見込まれる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

検出器を小型化したために、当初の予想に反して、検出器の組み上げに時間がかかった。当初の予想に反して、ボアホールが複数の断層を貫いていることが分かり、検出器の要求性能が変わったため、観測計画と検出器の性能に見直しが必要となった。それに伴い、電子回路に修正が必要となった。

Strategy for Future Research Activity

コアサンプルの断層面周辺の顕微鏡観察を行い、溶融状態から発熱量の見積もりを行う。ボアホールにミューオン検出器を挿入し、地中の密度形状の測定を行う。