粒子沈降・浮上-流れの相互作用とマグマの分化様式

颗粒沉降/表面流相互作用与岩浆分异模式

• 批准号: 06222209
• 负责人: 深尾 良夫
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06222209/
• 关键词: マグマ溜まり; 数値流体実験; 混相流; 気泡対流; プリューム; 非線形物理; 安定性; 重力文理

微粒子(気泡や斑晶)とマグマの重力分離の素過程を取り入れたマグマ対流モデルの(大型計算機による)大規模数値流体実験を行った。今年度の実績は、1)精度のよい非線形数値計算のための新しいコーディングを行った、2)マグマ溜まりの底で気泡が発生・上昇した場合に引き起こされる流れについて様々なパラメーターを変えながら数値実験を行った。特に注目して調べた点は、(1)流体系の下部境界で気泡濃度擾乱があることが、流れの持続発展にどう影響するか?(2)気泡とマグマの重力分離の(ミクロな)速度が、マグマ流れの(マクロな)速度にどう関係するか?特に上昇する気泡の浮力によってマグマ対流が自己励起的に持続発展する物理条件は何か?(3)励起されるマグマ対流のパターンは気泡半径やマグマの粘性率とどう関係しており、マグマ混合・分化様式とどう関わっているか?、についてである。実験の結果、明らかになったことは以下の通りである。(1)対流の持続発展への必要条件:気泡対流が持続発展するためには、底部での気泡の不均質発生が必要で、その場合まず上下の密度差に伴うレイリー・テイラー不安定がトリガーとなり、その後は水平方向の密度差が有効に働いて流れが持続する。(2)気泡の分離速度(ミクロな速度Q)が大きい場合には対流は起きないが、速度が遅くなるとQ以上の流れ(マクロな速度V)が周囲のマグマに励起される。流れの持続発展およびそれに伴う効率的なマグマ混合が促進されるのは、1<V/Q<10の状態である。またその物理条件をQとグラショフ数Gとの関係で示した。V/Q>>10の状態では、もはや個々の気泡の浮力は働かず、気泡を多く含んだマグマはプリュームとなって間欠的にマグマ溜まり中を上昇していく。この場合には比較的不均質なマグマ混合・分化が起こると期待される。(3)流れのパターンと無次元数の関係から、例えば深さ1kmのマグマ溜まり、マグマの粘性率10Pas、密度3g/cm3なら気泡半径が約0.04mの狭いパラメータ領域で対流が持続する。なお本研究成果は、マグマ国際シンポジウム・日本火山学会・地震研究所研究集会にて発表した。

Microparticles (bubbles and crystals) and gravitational separation processes are introduced into the large-scale numerical fluid. This year's performance is: 1) Accuracy of non-linear numerical value calculation, 2) Bottom bubble generation, rise, case, start, flow, change, number, line. Special attention is paid to the influence of bubble concentration disturbance on the development of flow in the lower boundary of the flow system. (2)The speed of gravity separation of bubbles and flow is related to each other. What are the physical conditions for the development of the buoyancy of the special bubble? (3)励起されるマグマ対流のパターンは気泡半径やマグマの粘性率とどう关系しており、マグマ混合·分化様式とどう关わっているか?、についてである。The result of this is that the following is not the same. (1)The necessary conditions for the continuous development of the flow are: the uneven generation of bubbles in the bottom and bottom of the bubble is necessary, and the density difference between the upper and lower parts is accompanied by the fluctuation of the density difference between the upper and lower parts. (2)The bubble separation velocity (Q) is high, and the velocity is high. The flow rate is increased by 1<V/Q<10. The physical conditions of the equation Q and G are shown. V/Q>10 The buoyancy of the bubble is not high, and the bubble is not high. In this case, the heterogeneity of the comparison is mixed. (3)For example, the depth of flow is 1km, the viscosity is 10Pas, the density is 3 g/cm3, the bubble radius is about 0.04 m, and the flow is maintained in the narrow range. The results of this research are presented at the International Institute of Volcanology, Japan.

项目成果

Abe,Y.: "Themal evolution and chemical differentiation of the terestrial magma ocean,Evolution of the Earth and Planets,edited by E.Takahashi,R.Jeanloz and D.Rubie" Geophysical Monograph 74, IUGG Volume. 14. 41-54 (1993)

Abe，Y.：“陆地岩浆海洋的热演化和化学分异，地球和行星的演化，E.Takahashi，R.Jeanloz 和 D.Rubie 编辑”地球物理专着 74，IUGG 卷。

阿部 豊: "あぶく対流、不混合二相の重力文理で励起される流体運動" 月刊 地球. 15. 114-121 (1993)

Yutaka Abe：“洪水对流，由两个不混溶相的引力理论激发的流体运动”月刊地球。 15. 114-121 (1993)

Fukao,Y.,M.Obayashi,H Inoue and M.Nenbai: "Subducting slabs stagnant in the mantle transition zone" J.geophys.Res.97. 4804-4822 (1992)

Fukao，Y.，M.Obayashi，H Inoue 和 M.Nenbai：“地幔过渡带中静止的俯冲板片”J.geophys.Res.97。

Fukao,Y.: "Seismic tomogram of the Earth's mantle:Geodynamic implications" Science. 258. 625-630 (1992)

Fukao,Y.：“地幔地震断层扫描：地球动力学影响”科学。

Abe.Y.: "Protocrust of the Earth just after the end of acretion Proc. 25th ISAS Planet Symp,Institure of Space and Astronautical" Science,Sagamihara. 172-177 (1992)

Abe.Y.：“公积月结束后地球的原地壳，第 25 届 ISAS 行星 Symp，空间与航天研究所”科学，相模原。