2014 Fiscal Year Research-status Report
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26610175
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
片山 郁夫 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10448235)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 弾性波速度 / 流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
沈み込み帯でみられる地震波の低速度層やVp/Vsの異常は，マントルが含水化した蛇紋岩の存在だけでは説明がつかず，そのような地域には局所的に流体が存在している可能性が高い。本研究では，岩石の破壊実験中に弾性波速度をリアルタイムで測定するシステムを立ち上げ，岩石中にクラックが生成し水が浸入する際に弾性波速度がどのように変化するかを調べている。
本年度は、試験機の改良を行い、岩石の変形（破壊）中に弾性波速度を測定するシステムを立ち上げた。その結果、変形初期では試料が弾性的に圧縮しクラックが閉鎖するため速度が若干増加し、その後の微小なクラックが生成する体積膨張（ダイラタンシー）時には，P波・S波速度が低下した。なお，P波速度に比べS波速度の低下率がやや小さいため，Vp/Vsは若干低下した。そして，岩石の破壊強度に達し脆性的な破壊をする際には，空隙率は急上昇しマクロは割れ目が生成することにより速度は急激に減少した。これらの変形時の速度変化は歪み解析や浸透率などのその場測定と調和的であり、クラックの閉鎖と生成が弾性波速度に影響を及ぼしていることがこれら一連の実験からもわかった。
今後は上記のドライな環境での実験に加え、間隙水圧を制御したウェットな環境での弾性波速度の測定を行い、クラックが水で充填される場合の解析を行う予定である。なお、理論モデルによると、水の存在下では、S波速度の低下率が大きくなるため、変形によりVp/Vsは上昇すると予想されている。また、これらの実験結果を沈み込み帯で観測される地震波速度構造に適用し，地下深部での水の存在（含水率）と地震の発生プロセスとの関連性を議論する。
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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
これまでは、試験機の改良とドライな環境での予察的な実験を行い、岩石の破壊実験中に弾性波速度をリアルタイムで測定するシステムを立ち上げた。今後はこのシステムを間隙水圧を制御した環境に拡張し、ウェットな環境での変形によるクラックの生成と弾性波速度の関係を検証する。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験では封圧や間隙水圧を変化させることにより，岩石の空隙率（クラック生成率）と弾性波速度の関係を詳しく調べる。先行研究では，様々な岩石種の空隙率と弾性波速度の変化率の相関係数から，地下深部での水の存在量を推定している例もあるが（Peacock et al. 2011），これらの測定では岩石種と間隙流体の影響を分離できていない。そこで，本研究では同一試料内（花崗岩や蛇紋岩）において，変形により発生するクラックへの流体の浸透と弾性波速度のレスポンスを調べ，岩石種に依存しない水の効果のみを抽出する。そして，それらの結果を沈み込み帯で観測される地震波速度構造に適用し，地下深部での水の存在（含水率）と地震の発生プロセスとの関連性を議論したい。
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| Causes of Carryover |
圧電素子などの消耗品が予定額より少なかったため、若干の繰越金が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰越金は、平成２７年度の消耗品にあてる予定である。
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[Journal Article] Deformation microstructures of glaucophane and lawsonite in experimentally deformed blueschists: Implications for intermediate-depth intraplate earthquakes2015
Author(s)
Kim, D., Katayama, I., Wallis, S., Michibayashi, K., Miyake, A. and Seto, Y.
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Journal Title
Journal of Geophysical Research
Volume: 120
Pages: 1229-1242
DOI
Peer Reviewed
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