2014 Fiscal Year Annual Research Report
東北沖地震後の地殻変動を予測する岩石の遷移挙動レオロジーの実験的研究
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26287123
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
武藤 潤 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40545787)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平賀 岳彦 東京大学, 地震研究所, 准教授 (10444077)
飯沼 卓史 東北大学, 災害科学国際研究所, 助教 (10436074)
大園 真子 山形大学, 理学部, 講師 (10623837)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 東北沖地震 / 余効変動 / 遷移挙動 / レオロジー / 地殻変動 / ガス圧試験機 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、東北大学既設のガス圧試験機ヒーターを改良し、国内最高温度である1000度を超える温度でクリープ試験を行い、東北沖地震後の余効変動を予測する岩石の遷移流動強度を明らかにすることを目的としている。そのために平成26年度は、下記を行い、冷却効率の高い、高効率加熱システムを構築した。１）圧力容器の内径をこれまでのものより大きいφ80と大型化、全長を90mm 長い690mmとした。これによりφ10mm, 20mm高さの試料と上部シール距離を100 mm, 下部シールとの距離を80 mmとした。これは従来のものに比べて40mm、海外で流通しているパターソン型のガス圧試験機のものよりも20 mm長く、高圧シール部を高温試料部から遠ざける事ができる。また圧力容器内径をこれまでのものより12 mm大きい80mmとすることで、高温化でも酸化せず炭化物を生じない断熱材をヒーター周囲に多量に配置することが可能になった。試料下部のスペースには、小型の変位トランスデューサ（LVDT）を配置することが可能になり、圧力容器内部の試料直下にて極小変位を測定することになった。またLVDT、歪みゲージのフィードスルーを下部アンビルに作成することで、上部アンビルの温度上昇を抑えることが可能になる。これによりPaterson型よりも高垂直荷重で変形実験を行うことが可能になった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成26年度は下記の3ステップを行い、冷却効率の高い、高効率加熱システムを構築した。１）圧力容器を大型化し、試料の上下のスペースを拡大することで、高圧シール部を高温試料部から遠ざける、２）試料を従来のものに比べ小型化し、その周囲に熱伝導度の低い断熱材を大量に配置することで、断熱性能向上を図る。３）既存のヒーターを改良し、小型化した試料周囲を集中的に加熱するヒーターシステムを構築する。今回の圧力容器の再設計に伴い達成することで、大幅に性能を向上することが可能になった。また上記に加えて大型化した圧力容器下部に小型変位トランスデューサを配置するスペースを設けることで、圧力容器内部の試料直下にて極小変位を測定することになった。これにより応力緩和試験の際に試料および試験機の微小変位を高精度で測定することが可能となった。以上から平成26年度の進捗状況を判定した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度に構築した圧力容器を用いて、平成27年度は、国内最高かつ世界最高水準となる試料加熱システムを 作成し、試験機の力学特性の測定及びクリープ緩和試験を開始する。大型化した圧力容器でアセンブリ(断熱材 、ヒーター線材、アンビル形状)の検討を行うことで、高効率・高断熱の加圧システムを構築する。また研究費 を用いて、圧力発生器・加圧器の点検および改修する。上部マントルの温度条件下で地震直後の粘弾性緩和挙動 を明らかにするには、クリープ試験および応力ステップ実験を行う必要が有る。力学試験によりカンラン岩試料の粘弾性特性を評価するために 、試験機の剛性の詳細な評価を行う。超硬やアルミナ等の硬い材料を用いて、クリープ・応力緩和試験などを行 い、広範な温度・圧力条件下で試料の剛性を調べる。また、余効変動解析に重要である試料には、現在、大規模 な余効変動(粘弾性緩和)が起こっていることが想定されるアセノスフェアを構成する人工カンラン岩多結晶体を 用いる。微細組織などをコントロールした多結晶体を作成する。これらの実験から、遷移過程の粘性率(ここで は変形時の応力をひずみ速度で割ったものを粘性率と定義)と弾性係数が、定常状態とどの程度異なるのかを調べる。
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| Causes of Carryover |
交付申請時は、今年度の半期だけ博士研究員（PD）を雇用する計画であったが、試験機の設計に想定より時間がかかり納期が交付申請時の11月から2月へと遅れ、PD研究員を必要とする研究期間が短くなったため雇用を見送った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今後は時期を見ながら、PD研究員もしくは研究支援員を雇用し、実験を進めていく。
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[Journal Article] Rheological properties of the detachment shear zone of an oceanic core complex inferred by plagioclase flow law: Godzilla Megamullion, Parece Vela back-arc basin,2014
Author(s)
K. Michibayashi, Harigane, Y., Ohara, Y., Muto, J., Okamoto, A.
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Journal Title
Earth and Planetary Science Letters
Volume: 67
Pages: 308-311
DOI
Peer Reviewed
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