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2018 年度 実績報告書

粘土鉱物の摩擦特性に対する湿度・水溶液の効果

研究課題

研究課題/領域番号 15H02147
研究機関広島大学

研究代表者

片山 郁夫  広島大学, 理学研究科, 教授 (10448235)

研究分担者 佐久間 博  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (20400426)
河合 研志  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20432007)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード摩擦特性 / 粘土鉱物 / 地震発生プロセス
研究実績の概要

これまで湿度制御装置を二軸摩擦試験機に導入し,モンモリロナイトなどの粘土鉱物の摩擦特性への湿度の効果を検証し,粘土鉱物の摩擦係数は湿度の上昇とともに系統的に低下することを明らかにした。本年度は,白雲母やブルーサイトなど他の粘土鉱に対する湿度の効果を実験的に検証するとともに,摩擦係数に関する第一原理計算の結果と照合し,鉱物の摩擦特性を支配する要因を検討した。その結果,結晶接触面での原子間にはたらく静電的な力が,粘土鉱物の摩擦を支配することが明らかとなった。粘土鉱物は沈み込みプレート境界断層や内陸断層にも広く確認されることから,これらミクロな摩擦のモデルをマクロな地震発生プロセスに拡張し,地震発生を支配するメカニズムを今後提案していければと考えている。また,粘土鉱物の摩擦実験を行う際に地震波速度を測定し,粘土鉱物の配向などの構造変化によって地震波速度が変化することが明らかとなった。このことは,地震波干渉法などの物理観測によって断層の構造変化を捉えることができることを示唆しており,実験と観測を照らし合わせることで断層の状態(地震の準備過程)を把握することができると期待される。これらの現象は,今後より詳細な室内実験並びに理論・観測によって検証していきたい。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 14件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] IPGP(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      IPGP
  • [国際共同研究] オマーン陸上掘削プロジェクト(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      オマーン陸上掘削プロジェクト
  • [雑誌論文] What is the origin of macroscopic friction?2018

    • 著者名/発表者名
      Sakuma, H., Kawai, K., Katayama, I. and Suehara, S.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 4 ページ: -

    • DOI

      doi:10.1126/sciadv.aav2268

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of elastic velocities and amplitudes during triaxial deformation of Aji granite under dry and water-saturated conditions.2018

    • 著者名/発表者名
      Zaima, K., and Katayama, I.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 123 ページ: 9601,9614

    • DOI

      doi:10.1029/2018JB016377

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evolution of permeability and fluid pathway in the uppermost oceanic crust inferred from experimental measurements on basalt cores2018

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi, K., and Katayama, I.
    • 雑誌名

      Journal of Petrological and Mineralogical Science

      巻: 113 ページ: 268,272

    • DOI

      doi.org/10.2465/jmps.180411

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fluid-induced fracturing of initially damaged granites triggered by pore pressure buildup2018

    • 著者名/発表者名
      Katayama, I., Nicolas, A. and Schubnel, A.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 45 ページ: 7488,7495

    • DOI

      doi.org/10.1029/2018GL077815

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] First-Principles Investigation for Frictional Characteristics of Brucite and its Application for Macroscopic Frictional Characteristics of Sheet-Structure Minerals2019

    • 著者名/発表者名
      H. Okuda, K. Kawai, H. Sakuma, I. Katayama
    • 学会等名
      International symposium of Crustal Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] The Origin of Macroscopic Friction between Single Crystal Mica Surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      H. Sakuma, K. Kawai, I. Katayama, S. Suehara
    • 学会等名
      International symposium of Crustal Dynamics
    • 国際学会
  • [学会発表] 岩石破壊実験での地震波速度のモニタリング2019

    • 著者名/発表者名
      片山郁夫
    • 学会等名
      京都大学防災研究所研究集会
  • [学会発表] Rheological evidences of water-rich stratification in Mars2018

    • 著者名/発表者名
      I. Katayama, Y. Matsuoka, S. Azuma
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] The Oman Drilling Project Phase II Science Party, Influence of hydrothermal alteration on elastic wave velocity of mafic rocks from the Oeyama and Semail ophiolites2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kimura, I. Katayama, K. Hataeyama, Y. Akamatsu, N. Abe, K. Okazaki
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental study on relationship between permeability and transport pore radius of sandstone2018

    • 著者名/発表者名
      K. Sueyoshi, T. Yokoyama, I. Katayama, Y.
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] The Oman Drilling Project Phase II Science Party, Quantification of the downhole degree of serpentinization estimated by X-ray CT core imaging2018

    • 著者名/発表者名
      K. Michibayashi, I. Katayama, P. Kelemen, K. Okazaki, M. Godard, E. Takazawa, D. Teagle
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] The Oman Drilling Project Phase II Science Party, Compressional and shear wave velocities of mafic rocks collected from Oman Drilling Project2018

    • 著者名/発表者名
      K. Hatakeyama, I. Katayama, P. N. Abe, Okazaki, B. Ildefonse, Y. Akamatsu
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Permeability profile across the crust-mantle sections in the Oman Drilling Projects inferred from onboard measurements of dry and wet resistivity2018

    • 著者名/発表者名
      I. Katayama, et al.
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Initial report of physical property measurments, ChikyuOman 2018: crust-mantle boundary and the mantle section from ICDP Oman Drilling Project Phase II2018

    • 著者名/発表者名
      N. Abe, K. Okazaki, I. Katayama, et al.
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of clay minerals on the slope angles and its implication for subsurface water in Mars2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsuoka, I. Katayama
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Contrasting dilatant behaviors between mafic and utramafic rocks based on triaxial deformation experiments2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Akamatsu, K. Hatakeyama, I. Katayama
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] One-station time-lapse seismic imaging: concept and preliminary applications2018

    • 著者名/発表者名
      N. Fuji, S. Lai, I. Katayama
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 岩石のミクロな破壊から地震のマクロな破壊まで2018

    • 著者名/発表者名
      片山郁夫
    • 学会等名
      高圧討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Migration of acoustic emission controlled by hydraulic diffusivity and implication for tremor migration along a subducting plate interface2018

    • 著者名/発表者名
      Katayama I., Nicolas, A., Schubnel
    • 学会等名
      Joint Workshop on Slow Earthquake
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of pore pressure on attenuation of seismic waves in thermally cracked granite2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada, K., Sawayama, K., Katayama I.
    • 学会等名
      Joint Workshop on Slow Earthquake
    • 国際学会
  • [学会発表] レオロジー構造に基づく火星内部での水の存在の検証2018

    • 著者名/発表者名
      松岡友希、片山郁夫
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] アウターライズ領域での蛇紋岩化の定量的な評価に向けた蛇紋岩の弾性波速度の測定2018

    • 著者名/発表者名
      畠山航平、片山郁夫
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] 弾性的厚さから推察される火星内部での水の変遷2018

    • 著者名/発表者名
      片山郁夫,松岡友希、東 真太郎
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] 三軸圧縮試験による超苦鉄質岩と苦鉄質岩のダイラタンシーの評価2018

    • 著者名/発表者名
      赤松祐哉、畠山航平,片山郁夫
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] オマーンオフィオライト陸上掘削から採取された苦鉄質岩コア試料の弾性波速度とその圧力依存性2018

    • 著者名/発表者名
      畠山航平、阿部なつ江、岡崎啓史、Ildefonse Benoit,片山郁夫
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] モンモリロナイトの摩擦強度:配向度と吸着水の影響2018

    • 著者名/発表者名
      佐久間博、河合研志,片山郁夫
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] bruciteナノ粒子のvelocity-weakeningへの寄与2018

    • 著者名/発表者名
      奥田花也、片山郁夫、佐久間博、河合研志
    • 学会等名
      地球惑星科学連合大会
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://home.hiroshima-u.ac.jp/~geoenvi/link/katayamaG.html

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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