| 研究課題/領域番号 |
18K01124
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
藁谷 哲也 日本大学, 文理学部, 教授 (30201271)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 熱風化 / 日射風化 / アコースティックエミッション / マイクロクラック |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，これまで明確な根拠を伴っていなかった岩石の熱風化プロセスについて，アコースティックエミッション（AE）法をもとに岩石の破砕プロセスを解明しようとしている。研究は室内実験と野外観測によって進められた。
室内実験は，環境試験機を利用して３種類の岩石供試体（花崗岩，大理石，砂岩）に4℃-84℃の温度変化のみを温度変化速度±２℃/minで４サイクル与えた。この結果，すべての供試体でAEの発生が認められた。そして，発生したAEの大きさ（振幅）と頻度は，おもに岩石の空隙率と鉱物組成に関わっていることがわかった。また，表面ひずみの大きさも，岩石物性によって異なることがわかった。AEの発生は，鉱物粒界における突発的なマイクロクラックの発生を示している。このため，野外における岩石の温度変化速度が±２℃/minを超えれば，熱風化（熱衝撃破砕）の発生を推測することができる。
そこで2019年度は，カンボジア・シェムリアップにおいて，野外観測を実施した。観測は最も気温が高くなる2019年5月および乾季の2020年2月に，岩石供試体の表面温度，AE，およびひずみなどを測定した。この結果，表面温度は砂岩で約58℃に達して他の岩種より高くなるとともに，これまでの最高温度を記録した。また，2019年5月から2020年2月まで，表面温度モニタリングを10分間隔で継続した。しかし，使用した熱電対センサに不良が生じたためか，期間中の温度変化速度には大きいばらつきが生じた。このため，岩石の表面温度変化速度は，昨年度までに得られた最大＋1.5℃/min，最小－1.9℃/minを更新することはなかった。しかし，野外の温度変化速度は±２℃/minに近く，熱衝撃による岩石の破砕効果が期待される。
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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
室内実験では，実験回数は少ないものの温度変化速度±２℃/min という条件で，３種類の岩石供試体にAEの発生が確認された。しかし，顕微鏡観察するなどして粒界のマイクロクラックを実際に確認することは現時点でできていない。
野外における岩石表面温度の観測では，短期間について繰り返し行うことができた。また，この短期観測と同時にAEやひずみの観測も実施することができた。しかし表面温度，AE，およびひずみセンサの耐久性とデータ測定，記録システムは長期観測に不向きで，これまで年間を通じた長期間のデータを得ていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
室内実験から，供試体の大きさがAEの発生とかかわることが推察された。このため，室内実験については，現在用いている供試体（直径50mm，高さ100mm）とは異なる大きさについても実験を計画し，AEと供試体サイズとの関係を解明したい。加えて，現在の温度変化速度より小さい速度（＜±２℃/min）での実験を進め，AE発生の極限値を探りたいと考えている。
本研究では，野外観測地としてオーストラリア・ダンピアも選定している。すでに2018年度に現地を視察し，現地研究協力者との調整を進めるとともに予察的なデータの取得も行った。そこで今年度は，露岩を対象として表面温度，AEおよびひずみのモニタリングを実施して，マイクロクラックの発生を確認したい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額として3404円の残額が生じた理由として，海外調査における為替変動によるものと考えられる。これはAEの実験に必要な消耗品等を充実させて使用する計画である。
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