地震発生メカニズム解明のための大型振動台を用いた高速摩擦実験

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23340131
• Research Institution: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
• Principal Investigator: 福山 英一 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 観測・予測研究領域 地震・火山防災研究ユニット, 総括主任研究員 (60360369)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川方 裕則 立命館大学, 理工学部, 教授 (80346056)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 地震発生メカニズム / 岩石摩擦 / 大型振動台

Outline of Annual Research Achievements

stick slip地震の破壊伝播を詳細に調べるため、すべり面(断層面)近傍に高密度でひずみゲージを設置し、破壊伝播の様子を詳細に記録した。その解析より、岩石のS波速度を超える破壊伝播速度を持つ破壊(supershear rupture)がいくつか見つかった。これらの破壊は、一時的にsupershearモードで伝播するものの、ある程度墓伝播すると、通常のレーリー(Rayleigh)波速度以下の破壊伝播(sub-Rayleigh rupture)モードに移行して破壊を続けていた。破壊モードの遷移は、破壊先端における背景応力状態と密接に関わっていることが、実験において確かめられた。

摩擦係数のスケール依存性の検証のためメートルサイズの大型実験試料(本件)とセンチメートルサイズの通常室内実験で使われるサイズの実験試料を用いて、同じ条件の実験データを比較し、大型試料の場合は、摩耗によって、応力不均質が生成され、その不均質がさらに断層面上の不均質な摩耗を進展させ、空間的に不均質に生成される摩耗物質が更なる応力不均質を作り出すというループの存在を発見し、その研究成果がNature誌に掲載された。

岩石試料中にひずみゲージを埋込み、slow slipの発生及び成長、それに引き続くstick slip地震の発生をモニターすることに成功した。破壊フロントの応力歪状態を直接モニター出来たという点で、画期的なデータである。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Scale dependence of rock friction at high work rate (2015)
  • Author(s): Yamashita, F., Fukuyama, E., Mizoguchi, K., Takizawa, S., Xu, S., and Kawakata, H.
  • Journal Title: Nature Volume: 528 Pages: 254-257
  • DOI: 10.1038/nature16138
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Stick-slip behavior of Indian gabbro as studied using a NIED large-scale biaxial friction apparatus (2015)
  • Author(s): Togo, T., Shimamoto, T., Ymashita, F., Fukuyama, E., Mizoguchi, K., and Urata, Y.
  • Journal Title: Earthquake Science Volume: 28 Pages: 97-118
  • DOI: 10.1007/s11589-015-0113-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Short-lived Supershear Rupture (2015)
  • Author(s): Fukuyama, E., Xu, S., Yamashita, S., Mizoguchi, K., Takizawa, S., Kawakata, H.
  • Organizer: American Geophysical Union 2015 Fall Meeting
  • Place of Presentation: Moscorn Center (San Francisco)
  • Year and Date: 2015-12-14 – 2015-12-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of fault surface evolution on slip behaviors in large-scale biaxial experiments (2015)
  • Author(s): Yamashita, F., Fukuyama, E., Xu, S., Mizoguchi, K., Kawakata, H., Takizawa, S.
  • Organizer: American Geophysical Union 2015 Fall Meeting
  • Place of Presentation: Moscorn Center (San Francisco)
  • Year and Date: 2015-12-14 – 2015-12-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Brittle Asperities and Stick-Slip Motion: Insight from Friction Experiments along A Gabbro/Marble Interface (2015)
  • Author(s): Xu, S., Takizawa, S., Fukuyama, E., Yamashita, F., Mizoguchi, K., Kawakata, H.
  • Organizer: American Geophysical Union 2015 Fall Meeting
  • Place of Presentation: Moscorn Center (San Francisco)
  • Year and Date: 2015-12-14 – 2015-12-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 短命なSupershear Rupture (2015)
  • Author(s): 福山英一、徐 世慶、山下太、溝口一生、滝沢茂、川方裕則
  • Organizer: 日本地震学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 2015-10-26 – 2015-10-28
• [Presentation] 大型試料のせん断すべり時における稠密な透過弾性波計測 (2015)
  • Author(s): 川方裕則、福山英一、溝口一生、山下太、徐世慶、滝沢茂
  • Organizer: 日本地震学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 2015-10-26 – 2015-10-28
• [Presentation] 大型岩石摩擦実験中のガウジ生成によって消費された非弾性エネルギー (2015)
  • Author(s): 滝沢茂・福山英一・山下太、徐世慶、溝口一生、川方裕則
  • Organizer: 日本地震学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 2015-10-26 – 2015-10-28
• [Presentation] Brittle Asperities and Stick-Slip Motion: Insight from Friction Experiments along A Gabbro/Marble Interface (2015)
  • Author(s): Xu, S., Takizawa, S. and Fukuyama, E., Yamashita, F., Mizoguchi, K., Kawakata, H.
  • Organizer: 日本地震学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場(神戸市)
  • Year and Date: 2015-10-26 – 2015-10-28
• [Presentation] Laboratory Investigation of Slip Mode along A Bimaterial (Gabbro/Marble) Fault Interface: Preliminary Results and Implications (2015)
  • Author(s): Xu, S., Takizawa, S., Fukuyama, E., Yamashita, F., Mizoguchi, K., and Kawakata, H.
  • Organizer: Workshop on Numerical Modeling of Earthquake Motions: Waves and Ruptures
  • Place of Presentation: Smolenice Castle (near Bratislava)
  • Year and Date: 2015-07-05 – 2015-07-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Voids strengthen rock friction at subseismic slip velocity: A microscopic view of dilatancy effects (2015)
  • Author(s): Fukuyama, E., Yamashita, F. and Mizoguchi, K.
  • Organizer: 26th IUGG General Assembly
  • Place of Presentation: Prague Congress Center (Prague)
  • Year and Date: 2015-06-22 – 2015-07-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evolution of rupture style with total fault displacement: Insight from meter-scale direct shear experiments (2015)
  • Author(s): Xu, S., Fukuyama, E., Yamashita, F., Mizoguchi, K., Takizawa, S., and Kawakata, H.
  • Organizer: 26th IUGG General Assembly
  • Place of Presentation: Prague Congress Center (Prague)
  • Year and Date: 2015-06-22 – 2015-07-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cohesive Zone Length of Gabbro at Supershear Rupture Velocity, (2015)
  • Author(s): Fukuyama, E., Xu, S., Yamashita, F., Mizoguchi, K., Takizawa, S. and Kawakata, H.
  • Organizer: Symposium to Honour Prof. Raul Madariaga
  • Place of Presentation: Ecole Normale Superieure (Paris)
  • Year and Date: 2015-06-18 – 2015-06-19
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Cohesive Zone Length of Gabbro at Supershear Rupture Velocity (2) (2015)
  • Author(s): 福山英一、徐 世慶、溝口一生、山下太
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉市)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28