(1) 課題番号：0501.5

(2) 実施機関名：東北大学大学院理学研究科

(3) 課題名：すべり速度の緩やかな変化における摩擦構成則

(4) 本課題の5ヵ年計画の概要とその中での平成13年度までの成果

(4-1) 「地震予知のための新たな観測研究計画の推進について」（以下、建議）の項目：

　　1. 地震発生に至る地殻活動解明のための観測研究の推進

　　(1) 定常的な広域地殻活動

(4-2) 関連する「建議」の項目(建議のカタカナの項目まで)：

　　(1) イ、(2) ウ、(3) ウ

(4-3) 「5ヵ年計画全体としてのこの研究課題の概要と到達目標」に対する到達した成果：

　本課題の目的を達成するのに必要な実験をおこなうために，試験機の改良と性能評価をした． 同時に，現在提唱されている摩擦構成則を検証するのに最適な載荷条件を理論計算により検討した．

(5) 平成13年度成果の概要

(5-1) 「平成12年度全体計画骨子の補足説明　３．具体的な課題提案の背景」のどの項目を実施するのか：

　　(5) 断層面上の強度と応力の時空間分布

　　(5)-1. すべり発生の条件

(5-2) 「平成12年度項目別実施計画」のどの項目を実施するのか：

　　「定常的な広域地殻活動」計画

　　(1) プレート境界域の地殻活動及び構造不均質に関する研究

(5-3) 平成13年度に実施された研究の概要：

　試験機の性能評価．

　摩擦すべりに伴うＡＥの解析．

(5-4) 「平成13年度の到達目標」に対する成果の概要：

　試験機の性能評価の結果，当初計画通りの実験をおこなうためには現有の試験機の性能は必ずしも十分ではないことが明らかになった．しかし，性能評価のための実験で観測された摩擦すべりに伴うＡＥの解析から，（１）ＡＥの震源は巨視的な既存断層面上に分布していること，（２）その発震機構解の節面の一つは既存断層面と一致しており，そのすべり方向は巨視的な安定すべりの向きと一致していること（図１），（３）ＡＥの震源サイズは実験にもちいた試料の鉱物粒径程度であること，（４）断層面形状は断層面上の鉱物分布とよい相関があること（図２），（５）ＡＥの震源は断層面同士が互いに強く接触していると考えられる領域に集中していること（図３），が明らかになった．これらの結果は（１）ＡＥは巨視的には安定にすべっている断層面の一部で発生する局所的不安定すべりであり，（２）その発生過程や活動の時空間変化から断層面上の物性や応力の不均質を推定できる可能性があること，を示している．したがって，ＡＥ活動をさらに詳細に解析することで，少なくともＡＥの震源サイズの空間分解能で摩擦すべりの素過程を解明できることが示唆された．

摩擦の素過程が明らかになれば，摩擦構成則の普遍性を検証することができる．そのため，平成１３年度に達成された成果は，形の上では当初目標に対して否定的ではあるが，その意味するところは目標と一致している．

(5-5) 共同研究の有無：

　なし．

(5-6) 平成13年度の成果に関連の深いもので、平成13年度に公表された成果

Yabe, Y., N. Kato, K. Yamamoto, and T. Hirasawa, Effect of sliding rate on the activity of acoustic emission during stable sliding, Pure Appl. Geophys., accepted, 2001.

矢部康男，摩擦すべりに伴うAEの震源サイズ，地球惑星科学関連学会２００１年合同大会，Sn-014，2001．

矢部康男，ｍ値のすべり速度依存性，日本地震学会講演予稿集，２００１年度秋季大会，C55，2001．

(6) この課題の実施担当連絡者

氏名：矢部康男

電話：022-225-1950

FAX：022-264-3292

E-mail：yabe@aob.geophys.tohoku.ac.jp

図の説明

図１．(a) 摩擦すべりに伴って発生したＡＥの震源分布．(b) (a)に震源を示した４２個のＡＥで観測されたＰ波初動の押し引き分布を一つの震源球上に投影したもの．実線は既存断層面を，破線は既存断層面に共役な面をあらわす．矢印は，断層の巨視的なすべり方向を示す．番号を付けた震源−観測点の組み合わせでえられた波形の初動部分が(c)に示してある．

図２．人為的に研磨した断層面の形状と断層面上の鉱物分布の比較． (b)に矢印をつけた実線で示した測線にそった断層面形状を(a)に示してある．ただし，波長2 mm以下の短波長成分は除去してある．(b)の破線は目視により同定した，測線近傍の鉱物分布をあらわす．b, f, qはそれぞれ，黒雲母，長石，石英である．

図３．断層面形状とＡＥの震源分布の比較．(a)実験中に互いに向かい合う位置にある測線にそって得られた断層面形状．波長2 mm以下の短波長成分は断層面形状から除去している． (b)(a)に示した測線の一部に対して計算した合成断層面形状．フィルター処理はしていない．