2017 Fiscal Year Annual Research Report
エネルギー開発リスクとなる断層活動性の定量評価に関する研究
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16H04612
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
伊藤 高敏 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (00184664)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 誘発地震 / フラクチャリング / 断層すべり / 数値シミュレーション / 室内実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地震が発生する際には，断層が1 m/sという大きい速度ですべると考えられている。これに対して，これまでに本研究で行った解析では断層がすべる速度は5E-6 m/s程度と非常に小さく，かつ，すべりは連続的であり，途中で不安定にすべっている様子も見られなかった。このことは，地震を起こすような断層すべりが起きないことを意味している。一方，地震現象を理解することを目的として，岩石の摩擦係数とすべり速度の関係を実験的に調べる研究が数多くなされ，すべり速度が0.1から10 E-6 m/sに変化することで摩擦係数がおよそ1割程度小さくなることが示されている。そのすべり速度は，本研究で得られた上記の結果に近い。また，本研究の解析により，すべり速度は断層に沿って一様ではなく，すべり領域の先端付近でピークとなることがわかっている。よって，摩擦係数の速度依存性があるならば，そのピークの位置で初めに摩擦係数の減少が起きて周囲のすべり速度が増し，その影響で初めに摩擦係数の減少が起きた位置のすべり速度がさらに大きくなって不安定化する可能性がある。そこで，摩擦係数の速度依存性を考慮できるように数値シミュレーションのプログラムを改良した。これを用いて，一定圧力の条件で断層に注水する場合の断層挙動を解析した。その結果，摩擦係数にすべり速度依存性を付与することによって，瞬間的なすべりが繰り返し発生することわかった。ただし，そのすべりのモーメントマグニチュードは－1.5前後と実際に観測される有感地震の規模よりも小さいことがわかった。次に注水圧力および断層面に作用するせん断応力の大きさがすべり挙動におよぼす影響を調べた。その結果，すべりによって生じる摩擦係数の低下幅および断層面に作用するせん断応力が大きいほど，瞬間すべり量がおおきくなり，注水圧力が大きいほど，すべりの発生頻度が高くなることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
地震につながる不安定な断層すべりを数値シミュレーションで再現できるようになった。また，室内実験も課題が解決し，当初予定した実験ができる見込みとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
完成した数値シミュレーションのプログラムを用いた解析を行って，断層すべりに及ぼす諸因子の影響を明らかにする。特に有感地震につながる，不安定な断層すべりが起こる条件を明らかにする。また，大型試験片を用いた室内実験を行い，注水によって起こる断層すべりの挙動を調べ，数値シミュレーションの結果と比較検討を行う。
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