地球科学：動的に弱化する断層ガウジの間欠的な室内実験地震

地球の地殻内にある成熟した断層上の破壊的な大地震は、すべった際の粉砕によって生成される細かい粒状物質（断層ガウジ）の層内のすべりとして起こる。小さい試料に空間的に一様なすべりを課した実験で、地震の破壊核生成、動的伝播と停止、ひいては地震の破壊的な地震動を支配する主な要因の1つである、断層の摩擦抵抗に関するさまざまな知見が得られている。しかし、ガウジの摩擦のさまざまな特徴がどのように組み合わさって、地震の自発的な進展を決定しているかを実験室で調べるのは、試料のサイズや適切な画像化に大きな問題があるため、困難である。今回我々は、室内実験を用いて、自発的に伝播する動的破壊が、劇的な摩擦の進化を伴う複雑で間欠的なすべり過程を通して、微細な岩石ガウジの断層領域を移動することを示す。こうした過程には、低いすべり速度における摩擦強化に起因する破壊伝播の反復的な停止や、瞬間的な加熱と一致する高いすべり速度における急速な著しい摩擦弱化による動的な地震破壊核再生成が含まれる。微細な岩石ガウジにおける自発的な摩擦の反復する強化と弱化は、摩擦の基本的なすべり速度依存性と、剪断加熱、剪断の局所化と非局所化、剪断層の拡大と圧縮などの関連する過程を浮き彫りにしている。今回の知見は、地震時の弱化によって安定した断層領域の地震による破壊が可能になるという概念の実験的な裏付けを拡大するもので、地震災害に大きく関連してくる。

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