断層破砕帯の鉱物化シミュレーションと断層強度モニタリング手法の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Crustal dynamics-Unified understanding of intraisland deformation after the great Tohoku-oki earthquake- |
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| Project/Area Number |
15H01143
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
辻 健 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (60455491)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 鉱物化 / モデリング / 断層強度 / デジタル岩石物理 / 流体シミュレーション / モニタリング / 浸透率 / 弾性波速度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
断層の強度回復メカニズムを調べるため、断層のクラック閉鎖（鉱物化）による強度回復過程のモデリング（数値シミュレーション）と、実際の地震断層の強度回復過程の観測を行った。
（１）断層の強度回復モデリングでは、マイクロフォーカスX－CTを用いて、天然のフラクチャーを含む岩石試料の３次元デジタルモデルを作成し、そのデジタルモデルに対して格子ボルツマン法（LBM）による間隙流体シミュレーションを実施した。フラクチャーシステムを含んだ岩石モデルは巨大になるため、Graphics Processing Unitを用いた大規模計算を実施した。その間隙流体挙動から、移流拡散方程式を用いた手法で、岩石内部の鉱物化をモデリングした。最後に弾性変形シミュレーションを、開口したフラクチャーモデルと鉱物沈殿したフラクチャーモデルに適用し、鉱物化によるフラクチャーの閉鎖が断層の強度や浸透率に与える影響を定量化した。その結果、クラックの閉鎖様式や鉱物化の種類によって、断層の強度回復や浸透率は大きく異なることが分かった。一方、流体挙動を考慮した鉱物化モデリングでは計算時間が長く実用的ではないので、ランダムウォークという確率論に基づく鉱物化モデリング手法の開発も行った。
（２）実際の断層回復過程を調べるために、地震波干渉法を用いた手法により、2016年熊本地震の断層を伝わる弾性波速度（断層強度）の変化を調べた。その結果、地震発生時に、断層や火山周辺で弾性波速度の急激な低下がみられた。断層周辺の弾性波速度の低下は、断層周辺のダメージや間隙水圧が増加に伴うクラックの形成で説明できる。地震後は、弾性波速度が徐々に増加する傾向（断層の強度回復プロセス）を検出することができた。現在、この断層強度の回復プロセス（弾性波速度の回復プロセス）を、断層のモデリング結果（数値シミュレーション結果）と比較しながら解釈を行っている。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(93 results)
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[Journal Article] Distribution of stress state in the Nankai subduction zone, southwest Japan and a comparison with Japan Trench2015
Author(s)
W. Lin, T.B. Byrne, M. Kinoshita, L.C. McNeill, C. Chang, J.C. Lewis, Y. Yamamoto, D.M. Saffer, J.C. Moore, H-Y. Wu, T. Tsuji, Y. Yamada, M. Conin, S. Saito, T. Ito, H.J. Tobin, G. Kimura, K. Kanagawa, J. Ashi, M.B. Underwood, T. Kanamatsu
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Journal Title
Tectonophysics
Volume: 印刷中
Pages: 120-130
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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