2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
25287135
|
|---|
| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
廣瀬 丈洋 独立行政法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー代理 (40470124)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | スロー地震 / 断層 / 沈み込み帯 / 摩擦実験 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
沈み込み帯で発生するスロー地震には，水が深く関与していると考えられている．しかし，スロー地震の物理的発生メカニズムはまだよくわかっていない．本研究では，水の圧力（間隙流体圧）の上昇がスロー地震の発生と密接に関わっているという仮説を，地震発生域の熱水環境を再現した低～高速すべり摩擦実験によって検証したい．特に，「断層の摩擦特性が間隙流体圧の変動によってどのように変化するのか」ということを詳細に調べて，物質学的な視点からスロー地震の発生メカニズムの解明を目指したい．
平成26年度は，（株）東洋高圧の技術者と共同で，高知コア研究所に設置されている回転式摩擦試験機に組み込む熱水圧力容器内の断熱材等の選定・開発をおこない，設計をさらに詳細に詰めて，本容器が第一種圧力容器として労働基準監督署から認可される手はずを整えた．また，設計の遅れから研究が滞らないように計画していた高温高圧摩擦実験を，研究協力者である澤井みちよ（広島大学大学院）と，オランダユトレヒト大学の回転式熱水摩擦試験機を用いておこなった．実験には，2011年東北地震の震源域に存在すると考えられる藍線石片岩をもちいて，温度20～400℃，有効圧および間隙水圧25～200MPaの条件下でおこなった．特に実験では，すべり速度を0.1～100μm/sの間で急変させて，摩擦構成則の速度依存性パラメータの有効圧（封圧と間隙水圧の差）依存性を調べた．その結果，有効圧が小さくなるにつれて，つまり間隙水圧が大きくなるにつれて，速度依存性パラメータが正から負に系統的にすることを確認した．これらの実験結果は，地震のサイクル時に間隙流体圧が変化することによって，スロー地震が発生する条件が現れることを示唆しており，今後地震のモデリング研究にこのような摩擦の性質を組み込んでいく必要がある．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
スロー地震の震源域では，プレート固着域浅部で100~150℃，プレート固着域深部で350~450℃の高温間隙水が存在すると考えられる．しかし，このような熱水条件下での低～高速実験をおこない，摩擦特性を調べることのできる試験機は存在しない．代表者が所属している高知コア研究所に設置されている回転式高速摩擦試験機で高温熱水実験ができるように圧力容器を新たに開発して，スロー地震を実験室で再現することで，スロー地震発生の物理・化学プロセスの解明を目指すことが本研究課題の目標である．
平成26年度に計画していた，回転式摩擦試験機に組み込む熱水圧力容器の作製は，（株）東洋高圧の協力のもと設計の最終段階までには到達した．しかし，圧力容器内に設置する断熱材と内熱炉の設計・開発，さらに，所轄労働基準監督署に本容器が第一種圧力容器としての構造規格を満たしていることを説明するのに時間がかかり，圧力容器本体の作製に取り掛かることができなかった．ただ，このような状況においても研究成果が出せるように計画していた，高温高圧摩擦実験は非常に順調に進んでいる．平成27年度は，この実験結果の詳細な解析と回収試料の微細構造観察をおこない，「有効圧が摩擦すべり（地震の発生）に与える影響」に関する論文の公表を目指したい．
|
| Strategy for Future Research Activity |
高知コア研究所に設置されている回転式高速摩擦試験機に圧力容器を組み込み，高温熱水実験ができるように試験機開発をおこない，スロー地震を実験室で再現することで，スロー地震発生の物理・化学プロセスの解明を目指すことが本研究課題の目標である．懸案であった圧力容器内部の詳細設計および所轄労働基準監督署への圧力容器作製説明は完了したので，平成27年5月に正式に発注し圧力容器本体の作製に取り掛かる．さらに，作製完了（10月を予定）後に熱水環境下での予備実験を目指す．
予備実験がうまくいった場合は，西南日本弧でのスロー地震発生域に実際に存在すると考えられる緑色片岩を用いて，「スロー地震の発生が間隙水圧の力学的効果によってのみ規定されているのか」，もしくは「物質の持つ摩擦特性が本質的にスロー地震の発生に制約を与えているのか」ということを震源熱水条件下における摩擦実験によって検証したい．緑色片岩は，四国三波川変成帯から採取し，圧力容器が完成するまでに，光学・電子顕微鏡観察と粉末X線解析分析によって物質の同定をおこない，実験が迅速に進められるようにする．
高速摩擦試験機に圧力容器を組み込む試みは世界的にも例がない．予備実験に問題が出てきた場合においても，これまで不測の場合に備えておこなってきた高温高圧低速摩擦試験機の実験結果をまとめ，主要な研究目的である「摩擦特性に対する間隙水圧の効果」を，論文として確実に成果公表したい．
|
| Causes of Carryover |
平成26年度に計画していた熱水圧力容器の作製が，容器内に設置する断熱材と内熱炉の設計・開発および，所轄労働基準監督署に本容器が第一種圧力容器としての構造規格を満たしていることを説明するのに時間がかかり，予定どおりに進まなかった．そのため，圧力容器本体に係る経費を平成27年度に使用することとなった．これらの問題は，平成27年4月の段階で解決されており，圧力容器は5月に正式に発注できる手続きが進んでいる．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
未使用額はすべて圧力容器の開発・作製にあてられる．尚，圧力容器は入札を経て平成27年5月に正式に発注し，10月末に納品の予定である．
|
Research Products
(12 results)
-
[Journal Article] NanTroSEIZE Stage 3: NanTroSEIZE Plate Boundary Deep Riser 32015
Author(s)
Tobin, H., Hirose, T., Saffer, D., Toczko, S., Maeda, L., Kubo, Y., and the Expedition 348 Scientists
-
Journal Title
Proceedings of the Integrated Ocean Drilling Progrram
Volume: 348
Pages: -
DOI
Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
