2018 Fiscal Year Annual Research Report
Sedimentary structures due to upper-flow-regime sediment-gravity-flow and a depositional model
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18H01293
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
横川 美和 大阪工業大学, 情報科学部, 教授 (30240188)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石原 与四郎 福岡大学, 理学部, 助教 (80368985)
泉 典洋 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10260530)
岩崎 理樹 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 研究員 (70727619)
中嶋 健 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究グループ長 (20357627)
成瀬 元 京都大学, 理学研究科, 准教授 (40362438)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 混濁流 / 高流砂階ベッドフォーム / サイクリックステップ / 堆積構造 / 堆積モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
混濁流は地球表層で最も多くの堆積物輸送を担う現象であり，過去の混濁流によって形成された海底扇状地は石油や天然ガスの良好な貯留岩として注目されている．また，混濁流の堆積物は過去の自然災害の規模や頻度を推定する鍵になる．混濁流は内部フルード数が高くなりやすいため，高流砂階(フルード数>１)の微地形を形成しながら堆積するはずだが，それによってどのような堆積構造が地層に残されるのかはわかっていない．本研究は①高流砂階の混濁流によって形成される微地形・内部堆積構造と水理条件との関係を水路実験によって体系的に明らかにすること，②混濁流による堆積体形成の堆積モデルを構築することを目的とする．
平成30年度の実績の概要は以下の通りである．(1)水路実験：京都大学とイギリスHull大学，大阪工業大学にて，混濁流の高流砂階ベッドフォームに関する実験を行った．また，大阪工業大学に新規に粒子径測定装置カムサイザーX2を導入し，調整を行った．(2)混濁流によるサイクリックステップの形成についての数学モデルの作成に取り掛かった．(3)数値シミュレーションで，サージ的混濁流の方がサイクリックステップが形成されやすいケースと，連続的混濁流の方がサイクリックステップが形成されやすいケースとの比較を行った．(4) 地層の調査では，宮崎層群の詳細な野外調査を行い，宮崎層群に見られるセディメントウェーブ堆積物を含む上下の地層の精密な対比を行った．(5)研究協力者のMatthieu Cartigny博士，Ben Kneller教授，Gary Parker教授とシンポジウムやワークショップにおいて，混濁流やその高流砂階ベッドフォームに関する情報交換を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
進捗状況は以下の通り（番号は「研究実績の概要」と対応）．(1)京都大学の長さ２m，幅10cmの水路で，4種類の異なる粒径及び比重の堆積物を用いて高流砂階でサイクリックステップの形成実験を行った．実験条件中，1つの条件でのみサイクリックステップの形成が認められた．Hull大学の長さ10 m，幅10 cmの水路で混濁流のベッドフォームに関する実験を行った．結果は4条件で低流砂階のリップルが形成され，2条件では高流砂階のアンティデューンと考えられるベッドフォームが形成された．大阪工業大学の長さ７m，幅4 cmの水路において，２種類のプラスチック粒子を用いてサイクリックステップの形成実験を行ったが，年度内にはこの粒子径でサイクリックステップの形成までは至らなかった．また，新規に粒子径測定装置カムサイザーX2を導入した．契約に時間を要したことと，納品後，校正機のトラブルが見つかり，その調整に時間を要したため，実際に使えるようになったのは，2019年2月に入ってからであった．このため，この機器を利用して行う予定であった粒度分析が進まなかった．(2)数学モデルについては，混濁流の底層に平衡状態の部分が生じる場合を仮定して扱えることがわかり，その条件でのステップ形成について数学モデルの構築に取り掛かった．(3)数値シミュレーションで，サイクリックステップが形成されやすい条件について，サージ的混濁流と連続的混濁流の比較を行った．流量や傾斜の違いから内部フルード数が異なるケースでこれらの比較を行うことができたが，条件を拡張するには，モデルに改良が必要なことがわかった．(4)宮崎層群に見られるセディメントウェーブ堆積物を含む上下の地層の精密な対比から，セディメントウェーブ堆積物は過去の大陸斜面から斜面基部の環境で堆積したことを示唆する結果が得られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策は以下の通り（番号は「研究実績の概要」と対応）．(1)水路実験：平成31年度はサイクリックステップを含む高流砂階のベッドフォームの混濁流による形成条件と堆積構造について，さらに実験を行う．堆積構造については，昨年度購入した粒子径測定装置CAMSIZER X2を用いた粒度分析も行う．本年度の水路実験は大阪工業大学，京都大学などで主に研究分担者の成瀬が，研究協力者の大畑，大野らの協力を得ながら行う．
(2)数学・水理モデル作成：平成31年度は，これまでの実験結果に基づき，混濁流による高流砂階ベッドフォーム形成についての数学・水理モデルの作成を進める．これについては主に研究分担者の泉，成瀬が研究協力者のParkerの協力を得ながら行う．
(3)数値シミュレーション：平成31年度はこれまでに研究分担者の岩崎が開発してきたレイノルズ平均型の方程式を用いた流れモデルによる数値シミュレーションをさらにブラッシュアップさせるとともに，研究協力者のMeiburgらの協力も得て，主に岩崎が行う．
(4)地層調査：平成31年度も引き続き宮崎層群の調査を行う．堆積構造の分布のほか，チャネルからローブへの地形変化の影響などとの関係を地層から調べる．野外調査は主に研究分担者の石原が研究協力者の大野，Plink-Bjorklundらの協力を得ながら行う．
(5)混濁流の現地観測，現世の海底地形，音波探査記録との比較：水路実験の結果がある程度まとまった段階で，随時，既存データとの比較を行う．これは主に，研究分担者の中嶋と横川が研究協力者の高野，大野, Hughes Clarke, Talling, Xu, Kneller，Southampton UniversityのSophie Hage, ニュージーランド国立水・大気圏研究所のJoshu Mountjoyらの協力を得て行う．
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[Presentation] Features of cyclic steps formed due to surge-type turbidity currents: morphology of the steps and grain size distribution2018
Author(s)
Kazunori Fujita, Isamu Mori, Miwa Yokokawa, Roberto Fernandez, Matt Czapiga, John Berens, Jeffrey Kwang, Kensuke Naito, Gary Parker, Norihiro Izumi, Hajime Naruse
Organizer
Japan Geoscience Union Annual Meeting 2018 (JpGU2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Morphology, sedimentary structures and grain size distribution of cyclic steps formed by surge-type turbidity currents in an experimental flume2018
Author(s)
Miwa Yokokawa, Kazunori Fujita, Isamu Mori, Roberto Fernandez, Matt Czapiga, John Berens, Jeffrey Kwang, Kensuke Naito, Gary Parker, Norihiro Izumi, Hajime Naruse
Organizer
4th International Canyon Symposium (INCISE2018)
Int'l Joint Research
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