岩石破壊実験を通して明らかにする微小破壊から自然地震までの破壊のスケール依存性

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地殻内部で発生する地震の破壊過程を震源近傍で観察することは困難である.そこで,実験室で岩石試料の圧縮試験を行うことによって,破壊に至る岩石の挙動が観察されてきた.これまでに,岩石試料が破壊する際に,破壊面周辺でAEと呼ばれる微小破壊が発生することが明らかにされている.AEから自然地震までの広範囲にわたる破壊特性のスケール依存性が明らかになれば,試料の変形とAEの関係を通して自然地震の破壊過程の詳細を知ることができる.しかし,これまでのAE集録は,トリガ式でイベントを検知し,狭い帯域のセンサで記録したものがほとんどであった.そのため,その波形は震源の正しい情報を持っているとはいえなかった.本研究では,岩石試料が高速破壊に至る過程で発生するAEを広帯域・高分解能でもれなく集録することにより,その破壊特性とスケール依存性を明らかにすることを目的とした.昨年度までに,三軸条件下において岩石試料の周囲10点で高速・高分解能・広帯域でのAE集録が可能な計測システムの開発と,それを用いた予備的な花崗岩試料の一軸圧縮破壊試験の実施が完了していた.今年度は,試料の三軸圧縮破壊試験を実施し,得られた連続波形記録からAEの波形を同定して震源決定を行い,破壊を特徴付けるパラメタ(破壊パラメタ)である地震モーメントとコーナー周波数を推定した.これまでに,自然地震では地震モーメントとコーナー周波数の-3乗が比例するという関係が報告されているが,AEから求められた破壊パラメタも,自然地震と同様の関係の延長上に位置することが明らかにされた.さらに,AE同士の破壊パラメタを比較したところ,AE単独でもこの関係が成立していることが明らかになった.