地震発生論セミナー2009

概要

日時
毎週月曜16:30～
場所
理学部1号館710号室
テーマ
断層のスケーリング
内容

テクトニック応力の蓄積から準静的な破壊核の形成を経て動的破壊の開始・伝播・停止に至る地震発生の全過程を, 岩石実験, データ解析, モデル計算等の様々なアプローチを通じて理解する.

主催教員
井出 哲 (固体講座), 中谷正生 (地震研究所)
世話人
太田和晃 (固体講座), 平野史朗 (地震研究所)

参考 : 2006年度, 2007年度, 2008年度

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ロードマップ

断層に関する既存の理論
運動学的断層モデル
動力学的断層モデル
平面断層に関するスケーリング則
応力降下量, 破壊エネルギーなどの規模依存性
滑り量と断層長との関係
断層形状に関するスケーリング則
断層面のフラクタル性の観察
断層形状を表現する数学的モデルの提唱
破砕帯の空間分布

ルール・方針

  • 全員, 論文は事前に読んでくる(理解できなくとも良い)
  • 発表者は, 前の週の終わりに10分程度の次回予告を行なう
  • 各回の担当者は初回に決定

日程表

夏学期
日付 回数 予定論文 担当 補足
4月13日 00 なし 平野 趣旨説明と担当決め
4月20日 01 Aki and Richards (2002) 10.1.1-10.1.5 田村
4月27日 02 Aki and Richards (2002) 10.1.6-10.1.7 丸山
5月04日 GW
5月11日 03 Aki and Richards (2002) 10.2.1-10.2.4 栗原
5月18日 連合大会
5月25日 04 Aki and Richards (2002) 11 直井
6月01日 05 Xia, Chalivendra, and Rosakis (2006) 横田
6月08日 06 McGarr (1999)Ide and Beroza (2001) 太田
6月15日 07 Cocco and Tinti (2008) 前田
6月22日 08 Scholz (1982)Romanowicz and Ruff (2002) 宮林
6月29日 09 Matsu'ura and Sato (1997) 平野
7月06日 10 Martel and Shacat (2006) 塩味
7月13日 11 招待講演
7月20日 海の日
7月27日 12 予備日

冬学期詳細未定

論文リスト

夏学期
回 意図 文献
00 趣旨説明と担当決め
なし
01 運動学的断層モデル
Aki and Richards (2002) Quantitative Seismology 2nd ed. 10.1.1-10.1.5
02 運動学的断層モデル
Aki and Richards (2002) Quantitative Seismology 2nd ed. 10.1.6-10.1.7
03 運動学的断層モデル
Aki and Richards (2002) Quantitative Seismology 2nd ed. 10.2.1-10.2.4
04 動力学的断層モデル
Aki and Richards (2002) Quantitative Seismology 2nd ed. 11
05 破壊過程における自己相似性
Xia, Chalivendra, and Rosakis, 2006 Observing ideal “self-similar” crack growth in experiments. Engineering Fracture Mechanics 73 (2006) 2748-2755
光弾性実験による, 破壊伝播過程における自己相似性の観察.
06 応力降下量について
McGarr, 1999 On relating apparent stress to the stress causing earthquake fault slip. J. Geophys. Res., Vol. 104, No. B2, pp. 3003–3011
Ide and Beroza, 2001 Does apparent stress vary with earthquake size? GRL, 28(17), 3349-3352, 2001
応力降下量が幅広い地震モーメントの範囲において一定であるという結果の紹介など.
07 破壊エネルギーについて
Cocco and Tinti, 2008 Scale dependence in the dynamics of earthquake propagation: Evidence from seismological and geological observations. Earth and Planetary Science Letters 273 (2008) 123–131
断層運動の過程において破壊に消費されたエネルギー量は地震モーメントとの間にベキ乗則をもつ.
08 地震発生層の厚みによるスケーリングの変化
Scholz, 1982 SCALING LAWS FOR LARGE EARTHQUAKES: CONSEQUENCES FOR PHYSICAL MODELS. Bulletin of the Seismological Society of America, 72, 1-14
Romanowicz and Ruff, 2002 On moment-length scaling of large strike slip earthquake and the strength of faults. GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 29, NO. 12, 1604
大規模な地震では, 地震モーメントは断層長の3乗ではなく, 2乗あるいは1乗に比例する.
09 地震発生層の厚みによるスケーリングの変化
Matsu'ura and Sato, 1997 Loading mechanism and scaling relations of large interplate earthquakes. Tectonophysics Volume 277, Issues 1-3, 15 August 1997, Pages 189-198
地震モーメントと断層長の関係の変化を, 地震発生層の厚みを考慮した数値モデルにより再現.
10 滑り分布と応力降下量分布
Martel and Shacat, 2006 Mechanics and Interpretations of Fault Slip. Earthquakes: Radiated Energy and the Physics of Faulting (Geophysical Monograph)
多数の断層について, その滑り分布を求め, 断層長で規格化して分類. そこから更に滑り分布のパターン毎に断層面上の応力降下量の分布を求めた.
冬学期
回 意図 文献
未定 断層長と最大滑り量との一連の研究
Kim and Sanderson, 2004 The relationship between displacement and length of faults: a review. Earth-Science Reviews 68 (2005) 317–334
断層長と最大滑り量との比例関係についての研究のレビューと, 過去の研究における観測精度からくる測定誤差に関する指摘. セグメント構造を持つ場合のベキ乗則の変化.
未定 断層のフラクタル性の観察
Roy, Perfect, Dunne, and McKay, 2007, Fractal characterization of fracture networks: An improved box-counting terchnique, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 112, B12201
フラクタル次元を数値的に求めるBox-Countingの手法を修正し、地表に見られる破壊の形状について、そのフラクタル次元を求めた。その結果、これまでの手法では回帰曲線が直線的でなく、自己相似からやや外れたと思われていたデータ群についても、回帰曲線がより直線的になり、フラクタル次元を正確に見積もることができた。破壊面の次元はカタログによって異なるが、1.8あるいは1.7前後である。
未定 断層のフラクタル性の観察
Bonnet, Bour, Odling, Davy, Main, Cowie, and Berkowitz, 2001, SCALING OF FRACTURE SYSTEMS IN GEOLOGICAL MEDIA, Reviews of Geophysics, 39, 3 / August 2001 pages 347-383
岩石の破壊面のフラクタル次元について、レビューと考察、現状の問題点の指摘を行なう。フラクタル次元の計測手法、破壊面のネットワーク形成の物理的考察、多くの先行研究による次元解析結果の比較、自己相似性が成立する上限、下限について、等話題多数。
未定 断層形状の数学的モデル
Nagahama, 1994, Self-affine Growth Pattern of Eeathquake Rupture Zones, PAGEOPH, Vol.142, No.2
断層のアスペクト比及び亀裂の数は、破壊領域の長さによって変化する(Self-affine, NOT Self-similar)。そのフラクタル次元はDLA(拡散律速凝集体:自然界に生じる多くの分岐構造に共通する性質を表わす)モデルによるものと良く一致する。
未定 断層形状の数学的モデル
Otsuki, 2007, Dependence of surface fracture energy on earthquake size: A derivation from hierarchical self-similar fault zone geometry, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 34, L20305
断層の厚みを仮定し、その中に自己相似的な階層構造を仮定すると、局所的には破壊エネルギーがスケールに依存することが分かる。
未定 断層のフラクタル性の観察
Sagy, Brodsky, and Axen, 2007, Evolution of fault-surface roughness with slip, Geology, March 2007; v.35; no.3; p.283-286
表面の粗さを測定する技術Liderにより、天然に露出した断層の滑り面の凹凸を測定した結果、滑りに平行/垂直な各方向のPower Spectral Densityは異なることを発見した。
未定 破砕帯の空間分布
Mutlu, and Pollard, 2008, On the patterns of wing cracks along an outcrop scale flaw: A numerical modeling approach using complementarity, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 113, B06403
Kirkpatric, Shipton, Evans, Micklethwaite lim, and McKillop, 2008, Strike-slip fault terminations at seismogenic depths: The structure and kinematics of the Glacier Lakes fault, Sierra Nevada United States, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 113, B04304
複数の Wing cracks からなる破砕帯について、観察および（数値シミュレーションによる）断層長とのスケーリング。

連絡先

  • 世話人：太田和晃 (固体講座 D1) : ohta@eps.s, 平野史朗 (地震研究所 D1) : hirano@eri