マグマ水蒸気爆発の発生機構に関する実験的研究(火山噴出物との比較)

热岩浆爆发发生机制的实验研究（与火山喷发物对比）

• 批准号: 07226209
• 负责人: 加藤 學
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Nagoya University
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07226209/
• 关键词: マグマ水蒸気爆発; 蒸気爆発; 溶融玄武岩; 引張強度; テイラー不安定

マグマ水蒸気爆発の発生機構が、工学の分野で研究されてきた高温溶液(溶融金属)と低温液体(水、アルコール)の接触による蒸気爆発の発生機構と同じものであるかどうかを明らかにするため、溶融玄武岩(マグマ)の単一球を水中に落下し爆発が生じるかどうか、また高速度ビデオカメラを用いて溶融玄武岩と水の界面にどのような現象が生じるかの観察、爆発破片の粒度分布の測定をまず行った。炭酸ガスレーザによる玄武岩の加熱溶融で球を作り、水中に落下させる実験では直径が5mm程度までは多くの場合爆発に至った、水中落下から爆発に至るまでの時間は長く1秒以上にも待ち時間がある場合もあり、0.5秒以下の短い待ち時間のケースはなかった。ビデオ映像から水中に落下後、溶融玄武岩と蒸気界面は激しく振動し、不安定を示し、表面剥離が生じていた。この現象は溶融金属と低温液体との接触による爆発で見られるものと類似している。しかし大きな爆発は溶融玄武岩と蒸気界面の振動がかなり静まった後に突然おとずれるようである。また溶融玄武岩の直径の半分程度まで蒸気膜が成長し、激しく振動していても爆発に至らなかったケースもあった。また爆発破片のサイズは大きく個数もかなり少ないのが常で微粒化は生じなかった。さらに爆発の規模を測ったが、爆発による圧力は低く、0.1〜0.01MPaに過ぎなかった。これは、工学での蒸気爆発とマグマと水の接触による爆発のメカニズムに違いがあることに起因するかも知れない。上記の結果は自発的な蒸気爆発であり、強制的なトリガーによる爆発では同様な現象が見られるかを調べる必要がある。爆発における破壊では物理量として知っておく必要のあるものに溶融玄武岩の引張り強度がある。従来このような則定例はなく、本研究におけるものが最初であった。このような物理量を入れた爆発破壊モデルの構築が今後必要である。

The mechanism for the development of steam explosion in water is studied in the field of engineering. The mechanism for the development of steam explosion in contact with high temperature solution (molten metal) and low temperature liquid (water) is also studied. The mechanism for the development of steam explosion in contact with high temperature solution (molten metal) and low temperature liquid (water) is also studied. The high velocity particles were detected and the particle size distribution of explosive fragments was determined. The time from explosion to explosion in many cases is longer than 1 second, and the time from explosion to explosion in many cases is shorter than 0.5 seconds. After falling into the water, the molten basalt and vapor interface are excited, unstable, and surface peeling occurs. This phenomenon is similar to melting metals and cryogenic liquids. The vibration of molten basalt interface is sudden after explosion. The diameter of the molten basalt is half the size of the vapor film, and the vapor film is excited to explode. The number of explosive fragments is large, the number of fragments is small, and the number of fragments is small. The pressure of explosion is low, 0.1 ~ 0.01MPa. The reason for the explosion is that it is caused by water. The above results show that the phenomenon of spontaneous explosion and forced explosion is necessary. The physical quantity of explosion is necessary to understand the tensile strength of molten basalt. This study is based on the original rules. It is necessary to construct a system of physical quantities in the future

项目成果

Y.Iijima: "Cratering experiments on ice : dependence of crater formation on projectile materials and scaling parameter" Geophys.Res.Lett.22. 2005-2008 (1995)

Y.Iijima：“冰上的弹坑实验：弹丸材料和缩放参数对弹坑形成的依赖性”Geophys.Res.Lett.22。

M.ARAKAWA: "Ejection velocity of ice impact fragments" ICARUS. 118. 341-354 (1995)

M.ARAKAWA：“冰撞击碎片的喷射速度”ICARUS。

M.KATO: "Ice-on-ice impact experiments" ICARUS. 113. 423-441 (1995)

M.KATO：“冰对冰撞击实验”ICARUS。