プレート境界デコルマ帯における大規模海底地殻変動メカニズムの解明

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本研究は，粘土鉱物の変質を考慮できる数値解析手法を提案することで，粘土鉱物の変質と地殻変動の関係について検討し，デコルマ帯における大規模海底地殻変動メカニズムを解明することを研究目的としている．計画している具体的な研究項目のうち，本年度は，「変質しながらせん断作用を受けた場合の力学挙動について検討する」に該当する研究項目を実施した．東北地方太平洋沖地震で発生したような巨大地震津波に繋がる大規模海底地殻変動が生じる原因の一つに“水”が大きく関係しているといわれている．このことから，数理モデルの提案として，デコルマ帯で生じる粘土鉱物の変質としてスメクタイトのイライト化に着目し，変質に伴うスメクタイトの層間水の脱水に起因する力学応答モデルの構築を行った．構築したモデルを用い，プレート沈み込みを想定したせん断シミュレーションを実施した結果，変質箇所が局所的であっても，変質により生じる間隙水圧が伝播することで変質箇所以外でも強度低下が生じ，スロースリップに相当する滑り戻りが生じることが分かった．また，滑り戻りを再現可能な試験装置を用いて予備実験を実施した結果，滑り戻るためには過圧密状態である必要があることが分かった．変質に伴う層間水の脱水だけでは，初期正規圧密状態の試料は正規圧密状態のままであるが，変質に伴う力学性状変化を表現した数理モデルを組み込むことで，変質に伴い試料が過圧密化する結果が得られている．実際のプレート境界断層では，変質に伴う力学性状変化と層間水の脱水の両方が同時に生じていると考えれるため，二つの力学モデルを組合わせることが必要であるということが分かった．