2017 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical simulation and experimental study on biological weathering mechanism of the rock around coastal area in Yaeyama Islands
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26790079
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
松原 仁 琉球大学, 工学部, 准教授 (50414537)
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2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 岩の微生物風化・生成作用 / 反応拡散シミュレーション / マルチスケール解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
八重山諸島西表島沿岸部の琉球層群と八重山層群の境界に見られる特異的な柱状風化現象について，砂粒子と間隙材の内部に複数の微生物痕をSEM画像解析によって発見した。また，本境界面で規則的に見られる柱状構造は，室内実験の結果，砂質地盤の乾燥－湿潤サイクルがもたらした「サンドクラック」に起因すると考えるに至った。更に，現地で複数発生している琉球層群（境界面上側の層）の崩壊が本境界面を起点として発生していることから，八重山層群（境界面下側の層）が過去に受けた風化・生成作用が現代の岩盤崩壊に多分な影響を与えていることが明らかとなった。
一方，岩の風化・生成現象をシミュレーションするために必要なパラメータとして，琉球層群の風化及び生成方向の反応速度係数を実験及びフィールド調査にて得ることに成功し，反応方程式に基づく簡易シミュレーションの結果，計測結果とシミュレーション結果の一致を確認した。ただし，風化に関しては，研究期間の制限から化学的作用のみを考慮している。これと同時に，化学・微生物反応による岩盤風化・生成作用と岩盤崩壊現象を結ぶシミュレーションを実現するために，差分法に基づいた微生物風化・生成反応の反応拡散モデルと有限要素法に基づく破壊力学モデルを結ぶマルチスケール解析法の理論を構築することができた。
本研究では，八重山層群および琉球層群において，岩盤の微視領域での化学的・生物学的な反応が巨視領域における岩盤崩落に多分な影響を与え，それらを計算機上でシミュレーションする技術基盤を構築するに至った。
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