（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．この点を明かにするために，昨年度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(Pc = 360MPa)・高間隙圧(Pf = 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．このような高温・高封圧かつそれに近い高間隙圧が働いている環境は，深部スロー地震ゾーンで期待されるものである．載荷歪み速度と有効封圧(= 封圧 – 間隙圧)に応じて，巨視的な脆性破断を伴う変形から，延性変形までが系統的に生じた．500℃，Pc = 360MPaは、応力指数n=5の転移クリープが支配的な延性領域であるが，本年度の解析の結果，高間隙圧を加わった，(Pc, Pf)= (360MPa, 350MPa)と(360MPa, 360MPa)では，それぞれn=22, n=32と転移滑りクリープが支配的な準脆性域となり，有効封圧の低下が変形モードを脆性側へシフトさせたことが確認できた．さらに，間隙圧が360, 350, 340 MPaと低くなるほど，すなわち有効圧が0, 10, 20MPaと高くなるほど，有効圧1MPaの増加あたり2MPaのペースで強度が高くなり，この点からも間隙圧が封圧による機械的拘束を減少させる，有効圧の原理が確認された．

(c) 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．

(d) 火山性地殻変動・重力変動のモデル化に関する研究

マグマだまりの膨張・収縮にともなう地殻変動や重力変動をモデル化する際，半無限媒体における点圧力源の変形場（茂木モデル）が頻繁に用いられてきた．しかし，半無限モデルでは地表面の起伏がもたらす効果が考慮されていないため，重力変化を解釈しマグマだまりでの質量増減量を換算する際に無視できない系統誤差が存在していた．そこで令和4年度は，第一次近似として，地形起伏を円錐形で近似した場合の変形場の半解析解を構築した．現在は，この変形場が重力観測量に及ぼす影響について検討している．