弾性波を用いた断層強度のモニタリング

1)ガウジ層を含む摸擬断層における摩擦実験中の弾性波透過振幅の運続測定昨年度実施したガウジ層を含む摸擬断層を用いた実験のデータ解析を進めた.ガウジ層を含む摸擬断層では,ガウジ粒子の幾何学的な配置の変化による強度変化と粒子同士の接触部が変形することによる強度変化が知られている.弾性波を用いたモニタリングでは,これら2つのメカニズムに対応する強度回復の様子が観察されるが,メカニズムによってすべり弱化の特徴的すべり距離が大きく異なることが分かった.具体的には,接触部の変形によると考えられる強度回復はごく短いすべりによって解消されるのに対し,幾何学的な再配置に起因すると考えられる強度回復は比較的長いすべりによって解消される.この結果は,実験室と天然の断層におけるすべり弱化の特徴的距離の違いという問題に対して解決の糸口を与えるものであると考える.2)速度・状態依存摩擦則の修正弾性波によるモニタリング手法を用いて観察される強度の変化の様子が,従来用いられている強度変化の記述式(発展則)による予測とずれているという結果から示唆を得て,発展則を含む速度・状態依存摩擦則の修正を行った実験データの詳細な解析の結果,剪断応力とすべり速度の間の関係を決めるパラメータの値が従来推定されてきた値よりも3倍程度大きく求まること,従来用いられている発展則の一つであるAgeing Lawに剪断応力による強度弱化の項を付け加えることですべての観察結果が単一のパラメータセットで説明できることが分かった.この結果は,断層構成則を用いたシミュレーションによる断層運動の予測の高精度化に繋がるものであり,断層運動の定量的な予測に貢献するという本研究課題の最終的な目的に沿うものであると言える.

1)ガウジ層を含む摸擬断層における摩擦実験中の弾性波透過振幅の運続測定昨年度実施したガウジ層を含む摸擬断層を用いた実験のデータ解析を進めた.ガウジ層を含む摸擬断層では,ガウジ粒子の幾何学的な配置の変化による強度変化と粒子同士の接触部が変形することによる強度変化が知られている.弾性波を用いたモニタリングでは,これら2つのメカニズムに対応する強度回復の様子が観察されるが,メカニズムによってすべり弱化の特徴的すべり距離が大きく異なることが分かった.具体的には,接触部の変形によると考えられる強度回復はごく短いすべりによって解消されるのに対し,幾何学的な再配置に起因すると考えられる強度回復は比較的長いすべりによって解消される.この結果は,実験室と天然の断層におけるすべり弱化の特徴的距離の違いという問題に対して解決の糸口を与えるものであると考える.2)速度・状態依存摩擦則の修正弾性波によるモニタリング手法を用いて観察される強度の変化の様子が,従来用いられている強度変化の記述式(発展則)による予測とずれているという結果から示唆を得て,発展則を含む速度・状態依存摩擦則の修正を行った実験データの詳細な解析の結果,剪断応力とすべり速度の間の関係を決めるパラメータの値が従来推定されてきた値よりも3倍程度大きく求まること,従来用いられている発展則の一つであるAgeing Lawに剪断応力による強度弱化の項を付け加えることですべての観察結果が単一のパラメータセットで説明できることが分かった.この結果は,断層構成則を用いたシミュレーションによる断層運動の予測の高精度化に繋がるものであり,断層運動の定量的な予測に貢献するという本研究課題の最終的な目的に沿うものであると言える.