爆発的噴火の機構解明のためのマグマ破砕および混相流の数値的研究

岩浆破裂和多相流的数值研究阐明爆炸性喷发的机制

• 批准号: 03J10492
• 负责人: 門野 典子 (三谷 典子)
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J10492/
• 关键词: 爆発的噴火; マグマ破砕; 無次元数; スケーリング則; 噴出率; 空隙率; 破砕強度; 粘性抵抗; 火道モデル; 火砕流; 堆積物; 離散要素法; 粉粒体; 気泡成長

マグマ性の火山噴火が爆発的になるには「マグマ破砕」が鍵を握っていると考えられている。申請者はこれまでに、爆発的噴火におけるマグマ物性や地質条件と破砕時の状態との間のスケーリング則を確立させるために、定常一次元の火道内の流れに気泡成長をカップルさせ、マグマを粘性流体として扱うモデルを構築し、数値的および解析的な研究を行った。その結果、破砕時の圧力や空隙率などはマグマの粘性率、噴出率、火道半径、およびマグマの引っ張り強度を用いた無次元数で表されることが明らかになった。この無次元数は火道壁からマグマが受ける粘性抵抗の応力とマグマの破砕強度の比を表したものである。無次元数が大きいほど、気泡周囲の粘性応力が成長しやすく、破砕しやすい、すなわち、高圧、低空隙率で破砕することがわかった。無次元数と空隙率の関係は幾つかの爆発的噴火の野外観測結果と整合的であり、得られたスケーリング則が実証性の高いものであることを示している。これらの研究成果は国内外のいくつかの学会で公表され、また、投稿論文の原稿がほぼ仕上がった段階である。今年度は気泡周囲に働く粘性応力の空間依存性を取り入れ、得られたスケーリング則が破砕条件によらない普遍的なものであるかどうかを検討して、論文としてまとめるためのまとめを行った。また、衝撃波管を用いたマグマ破砕の理論的研究における考察、討論を行い、その結果は論文として投稿された。

The fire of nature erupts. The applicant shall conduct research on the development, construction and analysis of fluid bubbles in the fire channel under the condition of physical properties, geological conditions, time and space. The results, pressure, porosity, viscosity, ejection rate, flame path radius, tensile strength, etc. are expressed in terms of dimensionless numbers. The ratio of the strength of the fluid to the strength of the fluid The viscosity of the non-dimensional number is high, the bubble cycle is high, the pressure is high, the porosity is low, and the viscosity is high. The relationship between dimensionless number and void fraction is shown in the field test results of explosion and integration. The research results of this paper are published in the public table of the Society at home and abroad, and the manuscripts of the submitted papers are published in the upper stages. The spatial dependence of the viscosity force in this year's bubble cycle is obtained by selecting the conditions for the universal viscosity. A study on the theory of shock wave

项目成果

A theoretical model for fragmentation of viscous bubbly magmas in shock tubes

• DOI: 10.1029/2004jb003513
• 发表时间: 2005-10-07
• 期刊: JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SOLID EARTH
• 影响因子: 3.9
• 作者: Koyaguchi, T;Mitani, NK
• 通讯作者: Mitani, NK

Fragment velocity distribution in the impact disruption of thin glass plates

薄玻璃板冲击破碎中的碎片速度分布

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physical Review E72
• 作者: Kadono;T.
• 通讯作者: T.

Variation in void fraction of pumice from exposive eruptions and fragmentation

爆发性喷发和碎裂导致的浮石空隙率的变化

• 发表时间: 2004
• 期刊: Western Pacific Geophysics Meeting,16-20 August,2004 at the Hawaii Convention Center in Honolulu
• 作者: Noriko K.Mitani;Takehiro Koyaguchi
• 通讯作者: Takehiro Koyaguchi

一次元定常火道流のモデリング・総説

一维稳定管道流的建模和审查

• 期刊: 岩石鉱物科学 (投稿中)
• 作者: 小園;三谷
• 通讯作者: 三谷

Density and size segregation in deposits of pyroclastic flow

火山碎屑流沉积物中的密度和尺寸偏析

• 发表时间: 2005
• 期刊: 特定領域「火山爆発のダイナミックス」平成16年度成果報告書 (印刷中)
• 作者: Noriko K.Mitani;Hans-Georg Matuttis;Toshihiko Kadono
• 通讯作者: Toshihiko Kadono