(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14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」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：
(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：
本研究の目標は，摩擦すべり現象の素過程を明らかにすることである．一般に摩擦すべりに伴って微小破壊振動（ＡＥ）が発生するが，このＡＥがどのような性質をもつものか，さらにはどのような情報をもつものかという点について，ほとんど研究がなされていなかった．本研究課題の１３年度までの研究により，摩擦すべりに伴って発生するＡＥは巨視的には安定すべりが生じている断層面の一部で発生する局所的な不安定すべりであること，さらに，その発生過程はすべり面の性質に依存していることが明らかになった．そのため，ＡＥの解析から断層面の力学的性質，ひいては摩擦の素過程を明らかにできる可能性があることが示された．１４年度は，ＡＥ活動と摩擦特性との間に，具体的にどのような関係があるかを明らかにするための実験を行なった．
これまでに多くの研究者によってなされた実験から，
（１）既存断層の摩擦強度はすべり速度に依存する．
（２）摩擦強度のすべり速度依存性は断層の累積すべりとともに変化する．
ことがわかっている．
１４年度に行なった実験では，同様のことがＡＥ活動についても見られるかどうかを検証した．その結果，
（ア）ＡＥのｍ値（石本・飯田のｍ値）はすべり速度に依存する．
（イ）ＡＥのｍ値は累積すべりが小さい時にはすべりとともに増加するが，あるすべり量を超えると安定した値をとるようになる．
ことが明らかになった．さらにこれらの結果と摩擦強度との比較から，
（ウ）ｍ値のすべり速度依存性と摩擦強度のすべり速度依存性は互いに異なる符号を持つ．
（エ）ｍ値がほぼ安定した値をとり始めるすべり量で，摩擦特性は速度強化から速度弱化に転じる．
ことがわかった．これらの結果は，ＡＥ活動の解析が摩擦現象の素過程を知る上できわめて有用な手段であることを改めて示すものである．
さらに，これまでは断層全体の摩擦強度に対してしか観測されていなかったすべり速度の効果が，一段階下の，より微視的現象であるＡＥにおいても見られたことは，すべり挙動の時間依存性は試料サイズの有限性などによる見かけのものではないことを示唆する．
(5) 平成14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」のどの項目を実施したのか：
主たる項目
(2) プレート境界におけるカップリングの時空間変化
(2)-1. プレート境界地震の予測
関連した項目
(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. 不均一な強度場での破壊核成長過程
(5-2) 平成14年度項目別実施計画のどの項目を実施したのか：
主たる項目
「定常的な広域地殻活動」計画
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
関連した項目
「準備過程における地殻活動」計画
(1) プレート間カップリングの時間変化の解明
(5-3) 平成14年度に実施された研究の概要：
ＡＥ活動と摩擦特性との間に，具体的にどのような関係があるかを明らかにするための実験を行ない，定常すべり時の摩擦強度のすべり速度依存性とＡＥ活動，ＡＥ活動のすべり速度依存性との関係を明らかにした．
(5-4) 当初設定した平成14年度の到達目標に対する成果の概要：
すべり速度の変化に伴うＡＥ活動の変化を明らかにし，それと摩擦現象との関係を解明することを目標として実験を行なった．
これまでに多くの研究者によってなされた実験から，
（１）既存断層の摩擦強度はすべり速度に依存する．
（２）摩擦強度のすべり速度依存性は断層の累積すべりとともに変化する．
ことがわかっている．
１４年度に行なった実験では，同様のことがＡＥ活動についても見られるかどうかを検証した．その結果，
（ア）ＡＥのｍ値（石本・飯田のｍ値）はすべり速度に依存する．
（イ）ＡＥのｍ値は累積すべりが小さい時にはすべりとともに増加するが，あるすべり量を超えると安定した値をとるようになる．
ことが明らかになった．さらにこれらの結果と摩擦強度との比較から，
（ウ）ｍ値のすべり速度依存性と摩擦強度のすべり速度依存性は互いに異なる符号を持つ（図1）．
（エ）ｍ値がほぼ安定した値をとり始めるすべり量で，摩擦特性は速度強化から速度弱化に転じる（図2）．
ことがわかった．
(5-5) 共同研究の有無：
なし
(5-6) 平成14年度の成果に関連の深いもので、平成14年度に公表された成果：
Yabe,
Y., Rate dependence of AE activity during frictional sliding, Geophys. Res. Lett.,
10.1029/2001GL014369, 21 May 2002.
Yabe,
Y., Frictional Property of Subducting Plate Interface
beneath off-Sanriku, NE Japan, Inferred from Spatial
Variation in the b-value on the Basis of Laboratory Observations, 2002 Western
Pacific Geophysics Meeting, Wellington, New Zealand, 2002.
矢部康男，東北日本太平洋下のプレート境界面上の摩擦特性分布，日本地震学会秋季大（横浜），２００２．
矢部康男，ＡＥ活動・摩擦挙動のすべり量依存性に関するモデル，地球惑星科学関連学（東京），S040-002，２００２．
矢部康男，ｂ値の空間変化にもとづく沈み込みプレート境界面の力学的性質の推定，J076-P005，地球惑星科学関連学会（東京），２００２．
(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．摩擦係数のすべり速度依存性とm値のすべり速度依存性の関係．実線はデータの傾向を見やすくするために目の子でひいたもの．
図2．摩擦係数のすべり速度依存性（下）とm値（上）のすべり量依存性．紫色の陰をつけた変位量付近で摩擦が速度強化から速度弱化に転じるとともに，m値の変位量依存性が見られなくなる．
