| 研究課題/領域番号 |
19H00713
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
市原 美恵 東京大学, 地震研究所, 准教授 (00376625)
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| 研究分担者 |
大槻 道夫 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (30456751)
亀田 正治 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70262243)
桑野 修 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 研究員 (30511969)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2021年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2020年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2019年度: 21,450千円 (直接経費: 16,500千円、間接経費: 4,950千円)
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| キーワード | 粘弾性流体 / マグマ / 破壊 / レオロジー / 火山 / 降伏応力 / 懸濁流 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
火山噴火における，マグマ破砕のように，物質の流動から固体的な破壊への遷移は，固体地球現象のモデリングにおいて重要かつ未解明の現象である．本研究は，物質の流動や弾性変形を観察しやすい軟らかい材料（ソフトマター）を用いた実験により，この遷移現象を解明する．そして，それを再現する数値計算手法を開発することを通し，地球科学に応用するための基盤を構築する．
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| 研究成果の概要 |
爆発的火山噴火における流体の破壊について，以下の新しい知見が得られた．まず，歪み速度の時間変化を伴う流体から破壊へのプロセスは，与えられた歪み速度に対する挙動に基づいて作成された従来の描像では表現できないことが示された．そして，流体の脆性破壊は，臨界応力または臨界歪みで決まるという意味で，固体の破壊と同様であり，歪み速度が脆性破壊の発生を決めるという考え方は棄却された．応力の荷重レートや歪み速度加速度がより本質的なパラメータである．また，普遍的に，流動と脆性破壊の条件の間に遅延破壊があり，流動中に不均質を形成したり既存の不均質と相互作用をすることによって脆性的な破壊が開始することが分かった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
火山噴火の爆発性や規模を理解することは，火山学的な興味だけでなく，火山噴火災害を予測する上でも重要である．近年，ハザード予測において，数値計算は有用なツールであるが，信頼できる数理モデルがあってこそである．爆発的な火山噴火を数値的にシミュレートする際，物理プロセスとして十分に理解できていないが本質的に重要なものが，複雑流体であるマグマの破壊条件である．本研究は，実験に基づいて，流体の破壊について新たな仮説を実証的に示すものである．また，複雑流体の破壊を表現する数値モデルを構築した．流体の破壊現象は，物理や工学分野でも興味が高まっており，本研究は学際的な意義を持っているはずである．
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