Making hierarchical asperities out of mud

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本研究では、地震発生域の熱水条件における断層の摩擦特性に対して、断層砕屑物（ガウジが）長時間かけて固結してゆくことが及ぼす影響を調べる。とりわけ注目しているのは、乾燥条件での長時間固結実験で見られた、滑り弱化に長い距離がかかる強度回復である。高温・高圧下で、長時間にわたる実験を行うために、本年度は既存の三軸試験機のサーボ制御装置を更新した。サーボ制御を行う加圧ピストンは試料を圧縮する上下・左右の4つ、試料にジャケットの外から封圧を加える流体圧媒体の圧力を作るための増圧シリンダのピストンが1つ、試料内部に浸透して熱水環境を作る間隙水の圧力を作るための増圧シリンダのピストンが1つの合計6軸あり、それぞれを圧力・変位をフィードバック信号としてその目標値を保つことができる。摩擦試験において主役となる上下軸に関しては、より精密な実験を行うため外部からの目標信号を加えられる構成とし、また、高分解能の外部目標信号を発生する外部電圧発生装置を製作した。また、長時間に高温実験に装置が耐えられることの検証を兼ねて、軟らかい多孔性堆積岩であるSolnhofen石灰岩(間隙率5%)のインタクト試料を用い、これまでに実験データのない、高封圧(360MPa)・高間隙圧(340-360MPa)での高温(400-500℃)変形試験を行い、一週間近い実験でも装置・試料アセンブリのシールが保たれることを確認した（メリーランド大学の金谷研究員との共同研究）。予察的な解析では、有効封圧が20MPaから0MPaに下がるのに応じて、変形様式が延性から脆性に変化することが示唆された。また、滑り変位量に制限なく摩擦実験ができる回転式試験機においては、非常に重い試料アセンブリを圧力容器に取り付け・取り外しの作業を補助するための、電動式のエスカレータ機構を新設した。