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2020 年度 実績報告書

蛇紋岩の摩擦特性の解明に向けた理論計算および摩擦実験

研究課題

研究課題/領域番号 20J20413
研究機関東京大学

研究代表者

奥田 花也  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
キーワード地震 / 摩擦特性
研究実績の概要

蛇紋岩を始めとする力学的に脆弱な岩石の摩擦特性は地震の発生プロセスを大きく支配するため、各種岩石がどのような摩擦特性を持ち、その摩擦特性がどのようなメカニズムで構成されているかを明らかにすることは地震発生の物理の理解の上で重要である。本研究では蛇紋岩を構成する鉱物の一つであるブルーサイトが、含水状態かつ低垂直応力条件において、低い摩擦係数および不安定滑りを示すことを実験的に発見した。この摩擦特性は沈み込み帯における深部スロー地震の発生に寄与している可能性がある。またブルーサイトとギブサイトの層間での剪断応力の理論計算を行い、粒子間相互作用の剪断強度への寄与を定量的に見積もったことにより、鉱物毎の摩擦特性の違いの物理的背景の理解が進んだ。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

理論計算および摩擦実験の共に蛇紋岩鉱物の摩擦特性として重要である物性値を解明することができたほか、その他の岩石種についての実験も行い重要な結果を得ることができている、さらに岩石の変質プロセスの実験のためのセットアップも開始できたことから、当初の計画以上に本研究は進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

様々な岩石種や温度圧力速度条件での摩擦実験などを通して、力学的に脆弱であり地震発生に重要であると考えられている蛇紋岩鉱物や粘土鉱物の基礎的な摩擦特性の解明に取り組む。また岩石の変質プロセスと変形プロセスの相互作用についての研究も発展させる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] MARUM, University of Bremen(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      MARUM, University of Bremen
  • [雑誌論文] Effect of normal stress on the frictional behavior of brucite: application to slow earthquakes at the subduction plate interface in the mantle wedge2021

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Ikuo Katayama, Hiroshi Sakuma, Kenji Kawai
    • 雑誌名

      Solid Earth

      巻: 12 ページ: 171~186

    • DOI

      10.5194/se-12-171-2021

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Spatiotemporal variation in frictional behavior within the Nankai accretionary prism2020

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Matt J. Ikari, Alexander Roesner, Katja Stanislowski, Andre Huepers, Asuka Yamaguchi, Achim J. Kopf
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatiotemporal variation in frictional behavior within the Nankai accretionary prism2020

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Matt J. Ikari, Alexander Roesner, Katja Stanislowski, Andre Huepers, Asuka Yamaguchi, Achim J. Kopf
    • 学会等名
      日本地質学会構造地質部会
  • [学会発表] Weak and unstable frictional behaviors of brucite under dry and wet conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Ikuo Katayama, Hiroshi Sakuma, Kenji Kawai
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles investigation of brucite and gibbsite: An application to their macroscopic frictional characteristics2020

    • 著者名/発表者名
      Hanaya Okuda, Kenji Kawai, Hiroshi Sakuma
    • 学会等名
      AGU 2020 Fall meeting
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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