14:30 〜 14:45
[SSS07-04] 岩石摩擦特性のスケール依存性解明に向けたセンチメートルスケールにおける変はんれい岩ガウジの摩擦特性調査
キーワード：ガウジ摩擦、スケール依存性、岩石摩擦実験
断層破壊を再現・予測する数値シミュレーションを実施するにあたり，センチメートルスケールの岩石試料から得られた摩擦特性がそのまま採用され，計算の前提条件としてしばしば用いられている．これは岩石の摩擦特性が断層スケールによらないと仮定していることを意味するが，それが適切かどうかは未だ不明である．そこで著者らは，岩石摩擦特性のスケール依存性の解明に向けて，様々なスケールにおける岩石摩擦実験を実施している．自然断層は通常，ガウジと呼ばれる粉末粒子を含んでいることから，本講演では特に，模擬ガウジを用いた摩擦実験のセンチメートルスケールでの結果について報告する．
山下他（2020，地震学会）及び下田他（2020，地震学会）が実施したメートルスケールのガウジ摩擦実験の結果と比較するため，同様にジェットミルにより粉砕した変はんれい岩の粉末粒子（平均粒径12 µm，最大粒径75 µm）を模擬ガウジとして用い，加圧前のガウジ層圧を3 mmとした．実験は電力中央研究所が所有する二軸摩擦試験機（Mizoguchi et al., 2021, EPS）により実施した．模擬断層面は長さ10 cm，幅5 cmである．実験中の垂直応力はメートルスケール実験と同様に3.4 MPaもしくは6.7 MPaの一定に保った．10分間加圧をした後，10 µm/sで4 mm変位させ，0.1-1.0-10.0-100.0 µm/sの速度ステップ変化を3回繰り返し与えた．各速度での変位量は100.0 µm/sにおける1.0 mmを除き0.5 mmとした．速度ステップに応じた摩擦係数の変化が速度-状態依存摩擦則（以下RSF則）のSlip law (Ruina, 1983, JGR)に従うと仮定し，各パラメタの推定をおこなった．摩擦データへのフィッティングにはSkarbek and Savage (2019, Geosphere)によるプログラムを利用した．
推定したRSF則パラメタのa-b及びDcは，ともに弱い累積変位依存性及び載荷速度依存性を示したが，a-bの値はメートルスケールにおける推定値と調和的であった．Dcは数～10 µm程度であり，模擬ガウジの平均粒径が10 µmであることと調和的である．一方，下田他（2020，地震学会）がメートルスケール実験で推定したDcは最大で100 µmを越えており，今回推定したDcに比べ大きい傾向にある．今後，スケール間のDcの差が有意であるかの確認をおこない，有意である場合はその原因についての検討を進めていく．
山下他（2020，地震学会）及び下田他（2020，地震学会）が実施したメートルスケールのガウジ摩擦実験の結果と比較するため，同様にジェットミルにより粉砕した変はんれい岩の粉末粒子（平均粒径12 µm，最大粒径75 µm）を模擬ガウジとして用い，加圧前のガウジ層圧を3 mmとした．実験は電力中央研究所が所有する二軸摩擦試験機（Mizoguchi et al., 2021, EPS）により実施した．模擬断層面は長さ10 cm，幅5 cmである．実験中の垂直応力はメートルスケール実験と同様に3.4 MPaもしくは6.7 MPaの一定に保った．10分間加圧をした後，10 µm/sで4 mm変位させ，0.1-1.0-10.0-100.0 µm/sの速度ステップ変化を3回繰り返し与えた．各速度での変位量は100.0 µm/sにおける1.0 mmを除き0.5 mmとした．速度ステップに応じた摩擦係数の変化が速度-状態依存摩擦則（以下RSF則）のSlip law (Ruina, 1983, JGR)に従うと仮定し，各パラメタの推定をおこなった．摩擦データへのフィッティングにはSkarbek and Savage (2019, Geosphere)によるプログラムを利用した．
推定したRSF則パラメタのa-b及びDcは，ともに弱い累積変位依存性及び載荷速度依存性を示したが，a-bの値はメートルスケールにおける推定値と調和的であった．Dcは数～10 µm程度であり，模擬ガウジの平均粒径が10 µmであることと調和的である．一方，下田他（2020，地震学会）がメートルスケール実験で推定したDcは最大で100 µmを越えており，今回推定したDcに比べ大きい傾向にある．今後，スケール間のDcの差が有意であるかの確認をおこない，有意である場合はその原因についての検討を進めていく．