（a）粉体層の摩擦強度に対する圧密効果と時間効果

有効法線応力以外で断層の摩擦強度を変化させる要因としては，断層面の真実接触部の固着が時間とともに強固になるエージング効果が主に考慮されていて，その強度変化は断層面の音波透過率でモニタできることが実験で示されている．いっぽう，天然の断層でよく観察されるように，断層面が粉体層をはさんでいる場合には，鉱物粒子の幾何学配置が変化し剪断力を支える粉体層内の巨視的な骨組構造が変化することで大きな強度の変動がおきる．このような圧密強化が静止時の剪断除荷量に比例し，またその滑り弱化はエージング効果のそれに比べて著しく緩やかであること，エージング効果は静止時間の対数に比例しておこることを利用して，これらのメカニズムによる音波透過率への影響を気象研究所と共同して室内実験により明らかにした．両者の強度変化メカニズムに対応する音波透過率の変化を区別することに成功し，断層全体の強度は，両者のメカニズムのうちの強い方で決まっていることを見い出した．さらに，エージング効果，あるいはその解消は，断層全体の強度に反映される主滑り面以外でも粉体層全体にあまねく存在する粒子のミクロな接触部でおきているため，音波透過率と断層全体の強度が一対一対応にならないことが見い出された．そこで今年度は，主滑り面以外のバルクガウジの状態変化を，ガウジ層内にある多数の副次的滑り面の状態変化として捉えることで，エージング効果と圧密骨組効果が共起する状況での，巨視的滑りと音波透過率を実験条件全域で定量的に再現・説明できるモデルを作ることに成功した．

（b）高温・高圧での岩石の性質に関する研究

　沈み込み帯深部のような熱水条件で期待される脆性-延性遷移領域では，岩石強度に対する有効封圧則の適用について，真実接触面積の割合が大きいため，間隙圧による機械的拘束の減少が中途半端にしか働かなくなるという説と，脆性域と同様に間隙圧の効果がフルに適用できるという説がある．本年度は，メリーランド大学と協力して，軟らかい多孔性堆積岩であるSolnhofen石灰岩のインタクト試料を用い，これまでに実験データのない，高封圧(360MPa)・高間隙圧(340, 350, 360MPa)での高温(400, 500℃)変形試験を地震研の三軸試験機で行った．載荷歪み速度と，有効封圧(=封圧-間隙熱水圧)に応じて，巨視的な脆性破断を伴う変形から，延性変形(応力指数4から12程度)までが系統的に生じることを観察できた．深部スロー地震ゾーンで期待されているような，高封圧かつそれに近い高間隙圧が働いている環境で，数日間シールを保って実験できたことは大きな意義がある．

（c）間隙水圧でトリガされた地震活動に関する研究

　2011年東北沖太平洋地震による間隙水圧の変化で誘発されたと考えられている，既存断層面に沿った微小地震活動の移動については，活動が移動した向きと個々の微小地震の破壊伝播の向きが反対であったものが知られている．これは，高間隙水圧の拡散による断層のクーロン強度の低下によって誘発地震を説明する従来の理論からは期待されないことである．そこで，東北大学等と共同して，速度・状態依存摩擦則を用いた動的地震サイクルシミュレーションを用いた研究を行い，摩擦の不安定性が比較的小さい場合には，応力変化に誘起された断層のクリープが活動の移動に影響を及ぼし，観察されたような破壊の向きは，微小地震のおきる固着パッチへのクリープが顕著に進入することで起きることがわかり，論文にまとめた．

（d）地震波到達前の重力信号の研究

　巨大地震などでは断層運動に伴う震源の質量移動と，物質の粗密に伴う地震波の広がりにより，重力場が時間・空間変動する．地震波の到達よりも前に微弱な重力場の変化が計測され，理論的な予測と比較検証されるようになった．究極の地震早期検知手法として，地震波到達前の重力信号を地震波解析し，地震の発生位置や時刻，マグニチュードや発震機構解を求める手法を開発している．