軽石の気泡構造に記録されたカルデラ噴火機構を探る：物理実験と地質調査の双方向から

从物理实验和地质调查两个方面探讨浮石气泡结构记录的破火山口喷发机制

• 批准号: 17J05094
• 负责人: 大橋 正俊
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J05094/
• 关键词: Tube Pumice; 気泡変形; 気泡組織; 軽石; カルデラ噴火; 噴出物解析; レオロジー

昨年度に開発した気泡変形モデルと、準二次元定常火道流モデルによる流れ場を組み合わせ、噴火時における火道中の気泡変形を計算した。天然の観察結果と比較するため、実際の噴火(Taupoプリニー式噴火)を再現するように、火道流モデルのパラメータを設定した。また、研究1年目の予備的なモデルの計算結果を踏まえ、先行研究の火道流モデルを改良し、粘性摩擦による発熱の効果を取り入れた。火道壁付近に存在するマグマは、粘性が低下し、歪み速度が集中する。その結果、火道断面を横切る速度分布は、Parabolic状からPlug状になった。火道中心部付近では、火道壁からのせん断変形の効果がなくなり、気泡変形は抑制された。一方で、ニュージーランドの北島に位置するTaupo火山の気泡組織解析を実施した。定常な噴煙柱を形成するプリニー式噴火で噴出した軽石の気泡は中程度の伸長度を持つ一方、大規模火砕流を伴うカルデラ噴火の軽石では、大きく伸びた気泡の割合が増加した。先ほどの数値計算結果は、天然の気泡形状と整合的であった。カルデラ噴火でも数値計算をしたところ、先ほどのプリニー噴火とは異なり、大きく伸びた気泡の割合が増加するような結果を得た。これは、火道半径が大きいことに起因する。カルデラ噴火では火道半径が大きいため、粘性摩擦の効果が弱まり、Parabolic状の速度分布になったのである。火道中心付近における、せん断変形の効果が強くなり、大きく伸びた気泡、つまりTube Pumiceが増加した。本研究は、火道流モデルと天然の気泡形状の比較を通し、定量的にTube Pumice形成の原因を提示することが出来た。この新しい火道流モデルは、カルデラ噴火の理解に大きく貢献すると期待している。

The calculation of the bubble shape in the quasi-two dimensional steady flow channel during the development of the gas field and the injection of the gas field Comparison of natural observation results, actual fire (Taupo Puzzle) reproduction, fire channel flow and fire settings The calculation results of the preliminary study of 1 year's research are summarized. The results of the preliminary study of flame flow and heat transfer of viscous friction are summarized. There is a low viscosity and a concentrated velocity in the vicinity of the channel wall. Results, cross section velocity distribution, Parabolic shape, Plug shape The center of the fire channel is close to the fire channel wall, and the fire channel wall is closed. The analysis of volcanic vesicles on the North Island of Taupo was carried out. The formation of a steady plume of smoke is accompanied by an increase in the length of the bubble and the length of the bubble. The calculation results of the first two values show that the natural bubble shape and the integrated bubble shape are different. The results of the calculation of the value of the flame are obtained. This is due to the large radius of the fire path. The radius of the flame path is large, the effect of viscous friction is weak, and the velocity distribution is Parabolic. The center of the fire path is close to the ground, and the shape of the Tube is increased. This study aims to clarify and quantify the causes of Tube pump formation by comparing the shapes of natural gas bubbles in the tube. The new fire channel flow is expected to contribute greatly to the understanding of fire.

项目成果

University of Canterbury/Geological Sciences(ニュージーランド)

坎特伯雷大学/地质科学（新西兰）

Formation of tube-pumice structure under pure shear: Insights from extension tests of solidifying foam

纯剪切下管状浮石结构的形成：凝固泡沫延伸试验的见解

• DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2020.106772
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Volcanology and Geothermal Research
• 影响因子: 2.9
• 作者: Ohashi Masatoshi;Ichihara Mie;Takeda Shiori;Hirota Kazuya;Sato Shu;Kuwano Osamu;Kameda Masaharu
• 通讯作者: Kameda Masaharu

Shape evolution of bubble during solidification -exploring the history of tube pumice-

凝固过程中气泡的形状演变-探索管状浮石的历史-

• 发表时间: 2017
• 作者: Ohashi;M.;M. Ichihara;S. Takeda;O. Kuwano;and A. Toramaru
• 通讯作者: and A. Toramaru

Pure shearによる気泡変形：硬化するフォームの変形実験

纯剪切引起的泡孔变形：硬化泡沫的变形实验

• 发表时间: 2018
• 作者: K. Fukao;N. Taniguchi;T. Hayashi;K. Sadakane;N.L. Yamada;P. Sotta;D. Long;大橋 正俊・佐藤 秀・市原 美恵・亀田 正治
• 通讯作者: 大橋 正俊・佐藤 秀・市原 美恵・亀田 正治

固化過程におけるフォームの粘弾性特性とせん断変形挙動

泡沫凝固过程的粘弹性及剪切变形行为

• 发表时间: 2017
• 作者: 川邉 司;堂寺知成;Takeshi Kawasaki and Ludovic Berthier;武田志緒里・大橋正俊・桑野修・亀田正治・市原美恵
• 通讯作者: 武田志緒里・大橋正俊・桑野修・亀田正治・市原美恵