| （０） |
課題番号：1409 |
| （１） |
実施機関名：東京大学地震研究所 |
| （２） |
研究課題名：摩擦・破壊現象の素過程に関する実験的・理論的研究 |
| （３） |
最も関連の深い建議の項目：１.（４）ア．摩擦・破壊現象の物理・化学的素過程 |
| （４） |
その他関連する建議の項目：
| １. |
（４）イ．地殻・上部マントルの物質・物性と摩擦・破壊構成則パラメータ |
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| （５） |
平成１５年度までの関連する研究成果（または観測実績）の概要：
状態・速度依存摩擦構成則を仮定し、二つのブロックをバネで連結し、ドライバーをゆっくり動かしていくモデルを使った数値実験を行い、プレート境界で見られるスローイベント、余効すべりなど多様なすべりモードの棲み分けが摩擦パラメータによって規定されていることを示した。また、大型剪断試験機を用いた室内実験においても多様なすべりモードを再現した。
地震は予知が出来ないとする論拠の一つに、地震はGutenberg-Richter則にしたがう自己組織化臨界現象（Self-organized criticality, SOC）であるからである、というものがある。しかし、海溝沿いの巨大地震などは、ある程度の周期をもって、同じ規模の地震が同じ場所で繰り返し起きてきた（固有地震）ように見える場合が少なくない。小さな地震と、大きな地震の間には、その起こり方（規模別頻度分布、周期性など）に不連続性があるように思われる。実際の砂を使った砂山崩しの実験によって、これに酷似した不連続性が認められることを確かめ、不連続性は砂の粒径と砂を受けるディスクの径の比のみによって決まることを示した。 |
| （６） |
本課題の平成１６年度からの５ヶ年の到達目標と、それに対する平成１６年度実施計画の位置付け：
| (a) |
摩擦・破壊構成則の特性に関して、断層帯を構成する物質による違い、断層帯の形状、地殻内流体、及び歪み速度が摩擦・破壊構成則に及ぼす影響を調べ、地震発生域における構成則の全貌を解明する。特に、プレート境界に存在すると考えられている蛇紋岩や粘度鉱物について詳しく調べる。また、最近まで経験則として扱われてきた速度・状態依存摩擦構成則の微視的プロセスの物理を明らかする。速度・状態依存摩擦構成則のパラメータのa、bについては理解が深まってきたが、もうひとつの重要なパラメータである臨界すべり変位Lについては、その物理がまだ明らかにされていない。空間的スケーリングの鍵になるパラメータでもあるので、臨界すべり変位Lの物理の解明を目指す。 |
| (b) |
室内実験で得られた結果を実際の地震に適用するために、摩擦・破壊現象の時空間的スケーリング則を明らかにする。前述したLの研究とともに、室内実験と自然地震の中間スケールである地震についての知見が南アフリカ鉱山での半制御地震実験により得られつつあるので、それを取り入れながら空間的スケーリングの研究を進めていく。また、時間的スケーリングに関しては、(a)で実施する構成則の歪み速度依存性や強度回復過程に関する成果にも基づき、モデル化を行っていく。 |
| (c) |
アスペリティ破壊の連動性の解明を目指し、複数のアスペリティ間の相互作用及び非地震性すべり領域とアスペリティ間の相互作用に関する実験的研究を進める。(d)また、弾性波照射による断層面の状態変化を検出する手法の開発を進める。本計画は、地震に到る過程で、断層の状態がどのように変化し、最終破断に到るのかを明らかにしようという試みであって、他に例がない。ＧＰＳなどでは確認できないほどの小さな変位であっても、地震にいたる準備は着実に進行しているのであって、これをまず実験でとらえることにより、そのメカニズムを明らかにすることが重要である。５ヶ年の前半はガウジを挟んだ断層について室温での実験を主に行うが、後半は高温高圧下での実験も実施する。 |
平成16年度は、(a)に関しては実験装置の整備と蛇紋岩等を用いた予備的実験を実施する。(b)については、臨界すべり変位Lすべっている間に、ミクロにみて実際に何がどのように変化していくのかを明らかにするための実験手法を考案する。(c)はシミュレーショングループと協力し、室内実験と数値実験の両方から理解を深めていく。(d)については前年度までの成果を踏まえ、断層面にガウジが挟まっている状態での実験を行う。 |
| （７） |
平成１６年度実施計画の概要：
| (a): |
現在の高温高圧試験機は外部ロードセルによって軸圧を測定しており、ピストンの摩擦と岩石試料に加わる圧縮応力の和しかわからないという問題点がある。正確な構成則を求められるようにするために、圧縮応力を圧力容器の中で測定できるよう内部ロードセルを設置する。プレート境界に存在すると考えられている蛇紋岩や粘土鉱物について高温高圧下での摩擦構成則を求める実験を開始する。 |
| (b): |
臨界すべり変位Lすべっている間に、ミクロにみて実際に何がどのように変化していくのかを明らかにするための実験手法を考案する。 |
| (c): |
(a)で求められたパラメータなどに基づき、非地震性すべりやアスペリティ間の相互作用の研究を進める。 |
| (d): |
ガウジを含んだ断層について本格的に実験を開始する。ガウジの種類、粒径、載荷速度、などのパラメータを変え、これまで以上に詳しい実験を行う。高温高圧下で実験できるように装置の改造に着手する。 |
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| （８） |
実施機関の参加者氏名または部署等名：吉田真吾、中谷正生
他機関との共同研究の有無：横浜市立大学(吉岡直人)、加藤愛太郎(JAMSTEC) |
| （９） |
問い合わせ先：
部署等名：地震予知研究推進センター
電話：03-5841-5712
e-mail：
URL：http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/index-j.html |
