日本地球惑星科学連合2018年大会

講演情報

[JJ] Eveningポスター発表

セッション記号 S (固体地球科学) » S-CG 固体地球科学複合領域・一般

[S-CG63] 地球惑星科学におけるレオロジーと破壊・摩擦の物理

2018年5月20日(日) 17:15 〜 18:30 ポスター会場 (幕張メッセ国際展示場 7ホール)

コンビーナ:桑野 修(国立研究開発法人 海洋研究開発機構)、清水 以知子(東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻)、石橋 秀巳(静岡大学理学部地球科学専攻、共同)、田阪 美樹(島根大学)

[SCG63-P09] 地震液状化で変形したコアのCT画像のマルチフラクタル解析

*中島 善人1小松原 純子1 (1.国立研究開発法人 産業技術総合研究所)

キーワード:液状化、マルチフラクタル、未固結堆積物の変形、X線CT

地球惑星科学では、変形・混合をこうむって不均一なパターンを呈する試料の画像について、その変形・混合の程度を定量化したいケースがある。たとえば、図1は、地震液状化によって未固結堆積物中の葉理が伝統工芸の墨流し模様[1]のように変形したものを含む、さまざまな変形・混合の度合いをしめすボーリングコアのX線CT画像である。この3画像の変形・混合の程度は見た目では明らかに異なるが、それを定量化できる的確な手法はあるのだろうか?

常套的な画像解析法であるフーリエスペクトル解析は、周期構造・規則構造の抽出には役立つが、不均一に変形した画像の定量には必ずしも向いていない。いっぽうマルチフラクタルスペクトル解析は、不均一に混ざった構造・不規則に変形した構造の解析が得意である。そこで、地震液状化で葉理が不規則に変形したボーリングコアのCT画像を題材として、マルチフラクタルスペクトル解析を行った(図1)。図1に限らず、さまざまな変形・混合の程度を持つCT画像のf(α)スペクトルを計算した(αはリプシッツ・ヘルダー指数)。さらに、地層の流動・変形シミュレーションも並行しておこなった結果、f(α)スペクトルの極大値付近のスペクトルの開度(広がり具合)という視点でみれば、不規則で不均一な地層の変形・混合の程度を定量化できることがわかった[2](より具体的に言えば、未変形状態ではスペクトルの開度が中くらい→変形が少し進むと開度が大きくなる→変形がかなり進んで均質化すると開度はかなり狭くなる、という順で変遷することがわかった)。

References:
[1] Terada, Torahiko et al., (1934) Experimental studies on colloid nature of Chinese black ink. Part I, Sci. Pap. Inst. Phys. Chem. Res. 23(482) 173-184.
[2] Nakashima, Yoshito and Komatsubara, Junko (2018) MULTIFRACTAL ANALYSIS OF SEISMICALLY INDUCED SOFT-SEDIMENT DEFORMATION STRUCTURES IMAGED BY X-RAY COMPUTED TOMOGRAPHY. Fractals, vol. 26, article ID 1850018 (open access at https://doi.org/10.1142/S0218348X18500184).