| 研究概要 |
従来の関連研究においては,仮定されている方程式系に,多くの場合,問題があるので,まず,熱多孔性媒質中の破壊現象について基本方程式系の厳密な導出を行った.その上で,この方程式系に基づいて1次元および2次元の断層モデルについて数値計算を行った.なお,いずれの場合も,mode III型の変形様式を仮定した.まず,方程式系についての定性的考察により,非線形性のため2種類のフィードバックが断層滑りに作用することがわかった.
1次元断層モデルの解析は,断層滑りの基本的機構の解明に有用である.この解析において,熱流体および断層滑りの間の相互作用により滑り弱化が生ずることがわかった.なお,熱や流体の拡散が無視できる場合には,滑り弱化距離を解析的に求めることが可能であり,これは,地震波データの解析で得られたものとほぼ一致することが示された.
2次元断層モデルの解析においては,断層端の動的成長を仮定した.なお,断層端は一定距離進むと突然停止すると仮定した.弾性体中のグリフィス型亀裂を仮定し,その振る舞いから断層破壊過程を理解しようとすることが多いが,我々のモデルの振る舞いは様々な点で,これとは大きく異なることがわかった.まず,断層滑りの継続時間は,グリフィス型亀裂から期待されるものより長いことがわかった.これは,流体圧が時間とともに上昇するためだと理解される.さらに,断層面上の平均的応力降下量は,小規模な破壊よりも大規模な破壊のほうが大きいということもわかった.これは,地震学的事実とも一致する.なお,グリフィス型亀裂においては,そもそも応力降下量を初めから時間によらないと仮定しており,このような現象の解明には不適切なモデルである.また,大規模地震と小規模地震の間のスケーリング関係は,これまで想定されてきたものより複雑であることを本研究は,示唆している.
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