| 研究課題/領域番号 |
18H01293
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
横川 美和 大阪工業大学, 情報科学部, 教授 (30240188)
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| 研究分担者 |
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 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (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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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 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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| 研究実績の概要 |
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．
2019年度の中断前(2019年9月28日)までの実績の概要は以下の通りである．(1)粒子径測定装置カムサイザーX2により，これまでに行った実験での高流砂階の混濁流の流れの中および堆積物の粒度分析を行った．また水路実験で混濁流によりチャネル・レビー複合体を形成し，そこに形成されるベッドフォームについて考察している．(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を作成し，検証中である．(3) 数値シミュレーションでは，開発したレイノルズ平均型の数値計算モデルを用いて大陸棚斜面を模した条件での数値計算を行った．(4) 地層の調査は主に，宮崎層群に見られるセディメントウェーブ堆積物の詳細な調査を行った．(5) 国際学会・ワークショップを通じて，研究協力者のSophie Hage氏(Southampton大学)とJoshu Mountjoy博士(ニュージーランド国立水・大気圏研究所)，さらにYanwei Zhang博士(同済大学)らと現地観測データとの比較について議論を行った．またDavid Hodgson教授(Leeds大学)とは，地層の混濁流堆積物の特徴や分布について意見交換を行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
進捗状況は以下の通り（番号は「研究実績の概要」に対応）．(1)混濁流中に浮遊する粒子の粒度分析の結果，堆積物表面粒子の下流粗粒化が見られたケースでは，下流の流れの中の細粒成分が失われていることがわかった．京都大学の水路実験では，水路内の長さ1.5 mの水路と平坦部（1.5 m x 1.0 m）で，平坦部にチャネル・レビー複合体が形成された．チャネル内部では跳水現象を伴うベッドフォーム，レビー上にもベッドフォームが形成された．これらがサイクリックステップであるかどうか，確認中である．また，この実験結果を再現できる平面2次元数値モデルの作成を開始した．(2)混濁流の海底面近傍の薄い層では平衡状態が仮定できることを用いて，サイクリックステップの形成理論を構築し，サイクリックステップの形状および波長を理論的に導いた．現在，その結果の妥当性を検証中である．(3)開発したレイノルズ平均型の数値計算モデルを用いて，大陸棚の形成過程で海面上の波により大陸棚上の土砂が巻き上げられて連続的な混濁流が発生し，大陸棚斜面を海側へ前進させると同時に，斜面上にサイクリックステップを形成させることが示唆された．(4)宮崎層群のセディメントウェーブを含む地層の精密対比，露頭の連続写真の撮影，含まれる生痕化石の調査を行った結果，これらが堆積性チャネル等の狭い領域に拘束された流れによって，陸棚から続く斜面基部に形成されたことを示唆する結果が得られた．一方，富山県南西部の中新世の地層中に級化礫岩層を発見し，高流砂階の混濁流から堆積した礫質ファンデルタの堆積物と解釈した．(5)研究協力者のSophie Hage氏(Southampton大学)とJoshu Mountjoy博士(ニュージーランド国立水・大気圏研究所)，さらにYanwei Zhang博士(同済大学)らと現地観測データとの比較について議論を行った．
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| 今後の研究の推進方策 |
今回2019年度の中断した分については，2021年4月からの再開を予定している．
再開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：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．水路実験は大阪工業大学，京都大学とイギリスHull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，Dorrellらの協力を得ながら行う．粒子径測定装置カムサイザーX2を用いた粒度分析も行う
(2)数学・水理モデル作成：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：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：宮崎層群の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まとめる．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：随時，水路実験の結果と既存の海底地形・音波探査記録データとの比較を行う．これは主に，研究分担者の中嶋と代表者の横川が研究協力者の高野，大野, Hughes Clarke, Talling, Xu, Kneller，Hage, Mountjoy，Zhangらの協力を得て行う．
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