2016 Fiscal Year Research-status Report
非晶質ガウジ層の形成過程における断層潤滑のメカニズム解明
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16K05575
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
堤 昭人 京都大学, 理学研究科, 助教 (90324607)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三宅 亮 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10324609)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高速摩擦 / 断層潤滑 / すべり弱化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、地震時の断層強度弱化の過程に及ぼすガウジ層の影響を解明することを目的とした研究をおこなう．特に，珪質断層における断層物質の非晶質化・水和化とその変形プロセスが高速すべり時における強度弱化の過程に及ぼす効果の解明に研究の焦点を絞ることで、地震性高速すべりの性質を組込んだ断層の浅部力学モデル構築に貢献することを目指す。
本年度は、断層ガウジの非晶質化・水和化とその変形プロセスが高速すべり時における強度弱化の過程に及ぼす効果を解明することを目的とした研究をすすめた。
人工水晶を用いて、垂直応力1.5 MPa, すべり速度 105 mm/s 、室温、室内湿度の条件下での摩擦実験をおこない、その摩擦挙動と摩擦面の組織変化の様子を詳細に観察した。摩擦係数はすべり開始時の0.6程度の値からすべりとともに徐々に低下し（すべり弱化）、0.15程度の定常値を示す。すべり弱化距離は1 m 程度であった。この弱化距離の値は、Hayashi and Tsutsumi (2010) で同条件の実験について報告された値より一桁以上小さい。実験開始時における摩擦面の平行状態が、すべり弱化距離に影響している可能性がある。弱化過程における様々なすべり量での摩擦面の状態を、SEMを利用して観察した結果、弱化の過程で0.1 mm 程度の大きさの非対称ガウジ様組織が形成されること、弱化後の摩擦面に、0.1－0.3mm程度の厚さの薄層が形成されていることなどが明らかになってきた。H28年度はまた、回転式中－高速摩擦試験機を用いた摩擦実験を「湿度制御条件下」において行うための準備をすすめ、実験試料部チャンバーに精密に制御された湿度を送り込むための、湿度発生装置を導入した。
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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
珪質断層物質のすべり弱化にともなう、断層面上の特徴的変形組織形成の過程が明らかになりつつある。また、精密湿度発生装置を導入したことにより、回転式中－高速摩擦試験機を用いた摩擦実験を「湿度制御条件下」において行うための準備が整いつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に引き続き、人工水晶を用いた摩擦実験を行い、弱化過程において形成した断層面上組織を、TEMによる観察することを試みる。その際、観察のための微小領域試料の切り出しは、FIBを用いておこなう。今後はまた、摩擦試料まわりの温度制御システムを構築し、初年度に導入した精密湿度発生装置を用いて、「湿度制御条件下」での珪質岩摩擦実験を行う。さらに、非晶質珪質断層ガウジの結晶化進行によって摩擦特性（特に高速強度弱化の性質）がどのように変化するのかを明らかにすることを目的とした水熱反応実験をすすめる。
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| Causes of Carryover |
購入予定であった装置の仕様、性能を検討し、納品価格を予定より低くすることができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験装置試料部の温度制御システムを整備する目的に使用する。
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