断層破砕帯の生成と動的断層破壊に与える効果

对断层破碎带生成及动态断层破裂的影响

• 批准号: 03J10919
• 负责人: 安藤 亮輔
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J10919/
• 关键词: 地震破壊; 断層構成則; メゾスコピック; 境界積分方程式法; 断層形状; ダイナミクス; 断層破砕帯; 分岐; 破壊過程; スケール則; 高速計算; 破壊エネルギー; シミュレーション; 非平面断層

本研究では,断層帯内部の破砕帯も含む複雑な幾何学的構造に地震破壊を理解する鍵があるとの考えの基に,新たにマルチスケール地震破壊モデルという概念とそのための新たな計算手法を導入し,基本的に理解することを試みた.このモデル化では,断層帯の幾何学的内部構造を直接モデル化する必要性から,室内実験スケール以下の微視的スケールから,断層を無限に薄い面と近似できる巨視的スケールまでが,その中間スケールのメゾスコピックを介して多重階層構造になっている.ここで言うメゾスコピックスケールの断層構とは,主断層長よりもはるかに小さな幾何学構造を言う.さらに,それぞれの階層間で,下位階層における物理過程の平均像を上位階層の物理量と物理過程として定式化するという手法を用いる.マルチスケール地震破壊モデルを用いて,メゾスコピック構造としての断層帯内部構造の形成過程とその幾何学的特徴を考察した.それにより,断層帯に典型的に現れる,飛びと屈曲の構造は,近接した断層が相互作用により結合したために形成されると考えると,自然に理解できる.また,同様に分岐や破砕帯の構造は,主断層が動的に破壊するのに伴って生じる二次的破壊として理解できる.さらに,本研究では,メゾスコピック断層構造が,巨視的観点から見た断層構成則に与える効果を考察した.その結果,メゾスコピックスケールの断層屈曲や飛びは,巨視的視点から見ると,応力降下量を減少させslip-hardening効果を生じさせる効果を持つことが分かった.また,メゾスコピックスケールの分岐構造は,巨視的視点で見ると臨界滑り量を増加させる効果を持つことも分かった.さらに,メゾスコピックスケールの断層分岐構造の効果により,巨視的視点で記述される破壊エネルギーGcが断層長Lに比例することが分かった.この研究の成果は,地球惑星関連学会2004年合同大会,日本地震学会2004年秋期大会において発表された.現在,英文誌に投稿準備中である.

在这项研究中，基于理解地震破裂的关键在于断层带内部包括破裂带的复杂几何结构这一观点，我们提出了多尺度地震破裂模型的新概念和新的计算方法。我们介绍并尝试了解它的基础知识。在本次建模中，由于需要直接对断裂带内部几何结构进行建模，因此需要通过细观细观直接对断裂带内部几何结构进行建模。这里的细观尺度断层构造是指远小于主断层长度的几何构造。而且，在各层之间，计算下层物理过程的平均图像，即为物理量和物理超量。上层。采用多尺度地震破裂模型，考虑了断裂带内部结构作为细观结构的形成过程及其几何特征、飞行结构和弯曲结构。如果我们认为它们是相邻断层通过相互作用连接而形成的，同样，分叉带和断裂带的结构是由于主断层动态破裂时发生的双重形成，这可以理解为次要断层。此外，在这项研究中，我们从宏观角度考虑了细观断层结构对断层本构规律的影响。结果发现，细观尺度断层弯曲和跳跃会减少应力降，并从宏观角度产生滑变硬化效应。同时还发现，从宏观上看，细观尺度的分支结构具有增加临界滑移量的作用。此外，由于细观尺度的断层分支结构的作用，宏观上发现从垂直角度描述的断裂能Gc与断层长度L成正比。这项研究结果在2004年地球与行星协会联席会议和2004年日本地震学会秋季会议上发表目前，正在准备投稿到英文期刊。

项目成果

安藤亮輔, 山下輝夫: "断層間の動力学的相互作用と断層形状の形成"地震. 56. 1-9 (2003)

安藤亮介、山下照夫：“断层之间的动力相互作用与断层形状的形成”地震56. 1-9 (2003)。

R.Ando, T.Tada, T.Yamashita: "Dynamic evolution of a fault system through interactions between fault segments"Journal of Geophysical Research. (発売予定).

R.Ando、T.Tada、T.Yamashita：“通过断层段之间的相互作用实现断层系统的动态演化”地球物理研究杂志（待发布）。