14:45 〜 15:00
[SSS06-15] 断層面直下のせん断ひずみ分布データから断層摩擦パラメータとすべり分布の推定（その２：自由表面モデル）
近年、シェールオイルガス採掘や高温岩体地熱発電などに伴う地下注水などにより、誘発地震の発生が問題となっており、その破壊伝播メカニズム解明により、誘発地震発生リスクの軽減に資する必要がある。断層面上のすべりの時空間分布や岩石の摩擦構成則を推定し、誘発地震の発生過程を推定することは重要である。室内実験においてさえ、断層面付近の歪み分布を計測する事は可能であるが２次元断層面上のすべり分布を直接測定する事は困難である。本研究では、大型岩石摩擦実験によりFukuyama et al. (2018, Tectonophys)によって得られた断層面近傍のせん断歪みのアレーデータを用いて、断層面上の摩擦パラメータとすべりの時空間分布の推定を行った。
野田・福山(2022, JpGU)は、断層面が不安定すべりを記述する際に用いられるすべり弱化摩擦構則(Ida,1972, JGR; Andrews, 1976, JGR) と、境界積分方程式法を用いた平面破壊の動的破壊伝播の計算手法(Hok and Fukuyama, 2011, GJI)を用いた数値実験において剪断応力分布から摩擦構成則パラメータとすべり分布を推定する手法を提案した。その手法を用い、野田・福山(2022, 地震学会)ではFukuyama et al. (2018, Tectonophys)によって測定された大型岩石摩擦実験によって得られた断層面近傍のせん断ひずみの時空間分布からすべり分布と摩擦構成則分布を推定した。野田・福山（2022, 地震学会）では断層面の周囲にダミー要素を追加しての近似計算を行ったが、今回は試料端において厳密に自由表面の境界条件を設定し計算を行った。
計算では断層面上を三角形要素に分割し、初期にすべりが始まったと見られる破壊核の領域を設定した。破壊核内では静摩擦力は初期剪断応力より僅かに小さくする、すべり弱化距離Dcは一定値を設定。破壊核の外側では静摩擦力と初期剪断応力の差とを破壊核中心からの距離に比例して変化するように設定した。断層面の端では、試料端の影響を評価するため、断層面を囲うように垂直な自由表面要素を追加し計算を行った。
測定データと計算結果における応力降下量の差および破壊伝播速度の差を最小となるように破壊モデルを選択し、すべりの時空間分布と摩擦構成則を推定した。その結果、ダミー要素を使用したときに比べて自由表面要素を使用して計算した場合の方が計測データをより正確に再現でき、より最適なパラメータを得た。
References
Andrews, J. D. (1974) https://doi.org/ 10.1029/JB081i032p05679
Fukuyama, E. et al. (2018) https://doi.org/10.1016/j.tecto.2017.12.023
Hok, S. and E. Fukuyama (2010) https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2010.04835.x
Ida, Y, (1972) https://doi.org/10.1029/JB077i020p03796
野田・福山(2022, JpGU)は、断層面が不安定すべりを記述する際に用いられるすべり弱化摩擦構則(Ida,1972, JGR; Andrews, 1976, JGR) と、境界積分方程式法を用いた平面破壊の動的破壊伝播の計算手法(Hok and Fukuyama, 2011, GJI)を用いた数値実験において剪断応力分布から摩擦構成則パラメータとすべり分布を推定する手法を提案した。その手法を用い、野田・福山(2022, 地震学会)ではFukuyama et al. (2018, Tectonophys)によって測定された大型岩石摩擦実験によって得られた断層面近傍のせん断ひずみの時空間分布からすべり分布と摩擦構成則分布を推定した。野田・福山（2022, 地震学会）では断層面の周囲にダミー要素を追加しての近似計算を行ったが、今回は試料端において厳密に自由表面の境界条件を設定し計算を行った。
計算では断層面上を三角形要素に分割し、初期にすべりが始まったと見られる破壊核の領域を設定した。破壊核内では静摩擦力は初期剪断応力より僅かに小さくする、すべり弱化距離Dcは一定値を設定。破壊核の外側では静摩擦力と初期剪断応力の差とを破壊核中心からの距離に比例して変化するように設定した。断層面の端では、試料端の影響を評価するため、断層面を囲うように垂直な自由表面要素を追加し計算を行った。
測定データと計算結果における応力降下量の差および破壊伝播速度の差を最小となるように破壊モデルを選択し、すべりの時空間分布と摩擦構成則を推定した。その結果、ダミー要素を使用したときに比べて自由表面要素を使用して計算した場合の方が計測データをより正確に再現でき、より最適なパラメータを得た。
References
Andrews, J. D. (1974) https://doi.org/ 10.1029/JB081i032p05679
Fukuyama, E. et al. (2018) https://doi.org/10.1016/j.tecto.2017.12.023
Hok, S. and E. Fukuyama (2010) https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2010.04835.x
Ida, Y, (1972) https://doi.org/10.1029/JB077i020p03796