2018 Fiscal Year Annual Research Report

Listening to tremors associated with slow earthquakes in the laboratory

Publicly Offered Research

Project Area	Science of slow earthquakes
Project/Area Number	17H05417
Research Institution	Kanazawa University
Principal Investigator	隅田育郎金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (90334747)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2019-03-31
Keywords	固着すべり / 断層ガウジ / 微動 / アコースティックエミッション / 地震 / 周波数スペクトル
Outline of Annual Research Achievements	スロー地震に伴って発生する微動を用いて、すべり面における応力状態を知るために粉粒体のせん断実験を行った。せん断応力と発生する音波（Acoustic Emission) を広帯域で測定し、固着すべりに伴って時間変化する応力とAE波形の関係を調べた。AEは広帯域に感度を持つ加速度センサーを用い、加速度波形を時間積分して、速度波形を得た。また補足して、マイクロフォンによりAE測定も同時に行った。せん断実験は、(i) 粒径、(ii)容器サイズ、(iii)せん断速度、の３つのパラメータを変えて行った。実験とその解析より、以下が分かった。（１）AEは広周波数帯域で励起され、それらは複数の長さスケールを起源とする粉粒体をせん断すると応力増大時には高周波数（100Hzオーダー)のAEが、応力減少時には低周波数（10Hzオーダー）のAEが卓越する。粉粒体を入れた容器の対蹠点に設置した加速度センサーの記録を解析したところ、低（高）周波数成分が逆（同）位相になっていた。これは低周波数成分は系全体が水平方向に固有振動を起源としていること、また高周波数成分は粒スケール起源であることを示唆している、これはAEの起源として少なくとも２つの長さスケールが存在することを示している。容器サイズを大きくすると、低周波成分の特徴的な周波数が低下することは確認済みである。（２）AEのスペクトルは粒径（～アスペリティ）に依存する粒径が大きくなると、せん断に必要な応力は増大し、AEのパワースペクトルが高周波数側へシフトし、振幅は顕著に増大する。これは粒子同士がジャムすることにより、摩擦が増大し、粒子に大きな応力が働くため、粒子の再配置が高速で行われているためだと解釈できる。粒子間に働く摩擦力とAEの周波数特性は法線応力にも依存することは、レオメータを用いた測定で確認済みである。
Research Progress Status	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	平成30年度が最終年度であるため、記入しない。