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実験室地震は、単層境界の粒子が主な地震につながる方法を示しています

Caltechのエンジニアは、2011年に日本の海岸を荒廃させた9.0の地震を引き起こしたと思われる地震の伝播形態に対する強力な実験的支援を提供しました。

地殻板の境界である一部の断層線に沿って板が互いに細くなって微細な砂利が形成されます。 この砂利が地震に与える影響は、長い間科学的推測のテーマでした。 雑誌に掲載された新しい論文で 自然 6月1日、カルテックの研究者は、岩石ガウジングとして知られている細かい砂利が最初に地震の伝播を停止し、次に強力な破裂を生み出すために地震の再生を引き起こすことを示しています。

「私たちの新しい実験的アプローチにより、地震過程を近づけて調査し、岩石亀裂の破裂伝播と摩擦進化の主な特徴を明らかにすることができました」と述べました。 ヴィト・ルビノ研究科学者とシニア著者 自然 紙。 「私たちの研究の主な発見の1つは、以前は動的破裂に対する障壁として機能すると考えていた断層セクションが、同時地震摩擦弱化メカニズムの活性化の結果として実際に地震を引き起こす可能性があることです」。

三次元可視化は、岩石ガウジングが破裂を防ぐことができる方法(赤色)を示していますが、動的応力と動的弱化の組み合わせで、最終的にしばらくして(青色)破裂を再核にします。

クレジット: Rubino et. Al., Nature, 2022

論文では、Rubinoと彼の共著者は ナディア・ラプスタLawrence A. Hanson, Jr., 機械工学および地球物理学教授、 アレスロサキス、Theodore von Kármán航空および機械工学教授は、以前に疑われたように、いわゆる「安定した」または「クリッピング」断層が最終的に主要な破裂の影響を受けないことを示しています。 これらの断層は、地殻が互いにゆっくり滑り、大きな地震を発生させない場合に発生します(例えば、カリフォルニア中央部のサンアンドレアス断層の現在のクリッピングセクション)。

代わりに、ロックガウジングは複雑な動作をします。 それは最初に破裂に対する障壁として機能し、エネルギーを吸収し、進行をブロックします。 しかし、プレートが十分に高い速度で互いに通過すると、岩石のガウジ境界が弱まり、2つのプレート間の摩擦が劇的に減少し、地震が再び発生します。 この過程を「再核化」といいます。

Lapustaは、「以前の豊富な岩石摩擦実験に基づいて、岩石のガウジングが断層スリップで強化され、障壁として機能したり、地震の破裂を弱めたり促進したりできることを知っています」と述べています。 しかし、これらの挙動は、通常、異なる断層位置で発生する弱化と強化と一緒に空間で分離されていると考えられています。断続的な滑りを引き起こし、潜在的に断層障壁を地震が発生しやすい地域に切り替えます。」

それだけ 自然 この研究は、マイクロメートルサイズの粒状物質である岩石ガウジングが地震活動に対する役割と反応を探求します。 岩石ガウジングが地震の伝播に及ぼす影響をシミュレートするために、チームはローザキスと元カルテック地震研究所所長のヒロオ・カナモリ、ジョン・E・ハゼル・S・スミット名誉地球物理学教授によって設立されたカルテックの地震風洞を使用しました. 1999年以来存在するこの施設により、エンジニアと科学者は小規模規模の主要地震を研究することができます。

地震をシミュレートするために、チームは最初にホマライトとして知られているプラ​​スチックタイプの透明なメートルサイズのブロックを半分にカットします。 Homaliteのバルク特性は、直径が数十センチメートル小さいサンプル内での動的破裂核生成を可能にします。 岩石でこれらの効果を研究するには、数十メートルのサイズのサンプルが必要です。

その後、研究者らは、高圧とせん断力(2つの半分が互いに反対方向に滑りたいという状況)でホマライトの2つの半分を一緒に配置し、断層線に沿ってゆっくりと形成される構造圧力をシミュレートしました。 断片の間に、微細な石英粉末が単層ガウジングの代用品として含まれていた。 次に、チームは2つの半分の間に小さなワイヤヒューズを置いた。 その場所はシミュレーションを計画した地震の「震源地」でした。 模擬地震が進むにつれて、高速映像技術を使用して一度に100万分の1秒で震度を記録しました。

「1990年代後半に戻って、私たちが「地震学的風洞」を設計する際に、摩擦地震源過程に関連する物理現象の豊富なスペクトルを発見し、そのような現象を厳格に拡張して説明できるという成功を想像することができませんでした。世界で大きく異なる長さの規模で発生する自然地震行動」とRosakisは言います. 「これはダイナミクスの分野における巨大な力の証です。」

次に、研究チームは、地殻に自然に存在する流体が岩石ガウジングの摩擦挙動に及ぼす影響を研究する予定です。

それだけ 自然 論文のタイトルは「動的に弱まる断層ガウジングにおける断続的な実験室地震この研究は、NSF(National Science Foundation)、米国地質調査局(US Geological Survey)、CaltechのCenter for Geomechanics and Mitigation of Geohazards(GMG)のNSF-IURCCプログラム、および南カリフォルニア地震センター(Southern California Earthquake Center、SCEC )の支援を受けました。

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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