2015 Fiscal Year Annual Research 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 / 破壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プレート境界で発生する地震は水の存在と密接に関わっており，歪みや応力などの物理条件に加え，水が浸透するもしくは蓄積することにより地震が引き起こされる可能性が指摘されている。そのため，地下での水の存在を捉えることが地震の発生プロセスの理解につながると期待され，地震波速度や比抵抗などの物理観測によりプレート境界付近での水の分布が精力的に調べられている。本研究課題では，三軸圧縮変形により岩石を実験室で破壊し，その際に弾性波速度がどのように変化するかをリアルタイムで計測するシステムを立ち上げ，実験室での弾性波速度と破壊によるクラックとの関係を検証した。
実験では、破壊過程におけるサンプル内のクラックの閉鎖・成長・生成による系統的な変化が見られ，変形初期には既存のクラックの閉鎖のため弾性波速度は若干早くなるのに対し，変形後期にはクラックの生成・成長により弾性波速度は著しく低下した。また、DryではVp/Vsは変形の進行とともに低下するのに対し，Wetな実験ではVp/Vsは上昇した。これは，O’Connell and Budiansky（1974）のクラックモデルと調和的であり，含水条件では新たに生成したクラックを水が充填するためVsの低下が著しく，相対的にVp/Vsは増加する傾向が確認された。弾性波の振幅と周期においては，Vp，Vsともに破壊に近づくにつれ、振幅が減衰するとともに波長が長くなる傾向がみられた。シリンジポンプによる流体の体積変化から求めた空隙率と弾性波速度には相関関係がみられ、弾性波速度の変化率からおおよその空隙率を見積もることが可能であり，地下での水の量を知る上で有益な情報となると期待される。
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