水-岩石相互作用から中・下部地殻の変形場を探る

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14204047
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大槻 憲四郎 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70004497)
• 研究分担者: 清水 以知子 東京大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40211966) ; 中村 美千彦 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70260528) ; 増田 俊明 静岡大学, 理学部, 教授 (30126164) ; 田端 寛和 日本大学, 文理学部, 助手 (80272665) ; 星野 健一 広島大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80190198)
• キーワード: ガス圧高温高圧変形試験機 / 固体圧高温高圧変形試験機 / 高速同期収録計測システム / インピーダンスアナライザ / 電磁気センサー / 試料アセンブリ / LabVIEW / レーザ走査顕微鏡

研究概要

本研究のH14年度計画の要点は、(1)東北大既設の油圧三軸変形試験機をガス圧式高温高圧変形試験機(200Mpa、800℃、流体流通式)に改造する、(2)不具合が生じていた静岡大既設の固体圧式高温高圧超低速変形試験機を改修する、および(3)変形試験機と併用するインピーダンスアナライザを新規購入するほか、試料アセンブリの設計、センサーの開発を行うことであった。
(1)既設油圧三軸変形試験機のガス圧式変形試験機への改造について
当初計画通りに設計・製作・高圧ガス保安協会の許認可を終了した。計測系に関しては自前で整備した。外部荷重用ロードセルと外部変位計を1kHzで収録できるようにした。圧力容器内部での軸荷重、すべり面の変位、固着すべりに伴う電極電位、摩擦起電力による誘導電位などを、LabVIEWを用いて、応答周波数500kHz、サンプリング周波数5MHz、4チャンネルで同期連続収録可能な高速計測システムを完成させた。固着すべりや圧電効果などのテスト実験を重ねた結果、極めて良好な結果を得た。
(2)既設固体圧式変形試験機(MK65S)の改修について
封圧用の歪ゲージと軸圧用を合わせて5チャンネル分の歪ゲージ新たに貼り替え、それぞれの圧力校正をした。さらに、信号入力部として新たにLabVIEWシステムを導入した結果,力学・温度などのシグナルを同期連続収録することが可能となった。この改良を施した上で、高温高圧焼き鈍しのテスト実験を行い、1000℃、800MPaまでの温度圧力を発生させることに成功した。
(3)ガス圧装置内部で変形試料の電気インピーダンスを測定するため、インピーダンスアナライザを新規購入し、試料アセンブリーを設計、予備実験を行い、中心電極を用いる際の問題点を明らかにした。変形実験後の試料の組織を定量観察するレーザー走査顕微鏡のバージョンアップを図った。

研究成果

• [文献書誌] Otsuki, K., Monzawa, N.: "Comminution and fluidization of fault gouge : their implications to fault behavior"Proceedings of the International Workshop on Physics of Active Fault, NIED Tbch. Note. No.234. 234-239 (2002)
• [文献書誌] Otsuki, K., Monzawa, N., Nagase, T.: "Fluidization and melting of fault gouge during seismic slip : Identification in the Nojjima fault zone and implications for focal earthquake mechanisms"Jour. Geophys. Res.. 108(in press). (2003)
• [文献書誌] Watanabe, T., C.J.Peach: "Electrical impedance measurement of plastically deforming halite rocks at 125°C and 50Mpa"Jour. Geophys. Res.. 107, ECV2. 1-12 (2002)
• [文献書誌] de Meer, S., C.J.Spiers, C.J.Peach, T.Watanabe: "Diffusive prpperties of fluid-filled grain boundaries measured electrically during active pressure solution"Earth Planet. Sci. Lett.. 200. 147-157 (2002)
• [文献書誌] Masuda, T., Kimura, N., Hara, Y: "Progress in microboudin method for palaeo-stress analysis of metamorphic tectonites : application of mathematically refined expression"Tectonophysics. (in press). (2003)
• [文献書誌] Stallard, A.R., Ikei, H., Masuda, T.: "Numerical simulations of spiral-shaped inclusion trails : can 3D geometry distinguish between end-member models of spiral formation?"Journal of Metamorphic Geology. 20. 801-812 (2002)