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2020 年度 実績報告書

アコースティックエミッション法による岩石の熱風化機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K01124
研究機関日本大学

研究代表者

藁谷 哲也  日本大学, 文理学部, 教授 (30201271)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
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 / 熱サイクル / 岩石物性 / 温度勾配
研究実績の概要

20世紀初頭から,砂漠や乾燥地域などで見つかるひび割れた礫や破砕した岩塊の解釈として,日射風化が挙げられてきた。これは日射によって岩石に生じる熱変化は小さいものの,長期間のひずみの蓄積がついには岩石の破砕をもたらすという熱疲労破砕の考えに基づいている。しかし,熱疲労破砕は実験的裏付けに乏しく,また野外における発生の信ぴょう性に疑義も持たれてきた。そこで本研究では,温度変化に伴うマイクロクラックの発生をアコースティックエミッション(AE)法でとらえ,岩石の熱破砕を解明することとした。室内での実験では花崗岩,結晶質石灰岩,砂岩からなる供試体に環境試験機で±0.5℃/分から±4℃/分の加熱・冷却速度を繰り返し与え,AEの大きさ,表面ひずみ,熱流,表面温度および超音波伝播速度の変化を計測した。また野外では,室内実験と同じ岩型の供試体(花崗岩・砂岩)を気温変化の大きいカンボジア・シェムリアップとオーストラリア・ダンピアの野外に暴露してAEと表面温度を計測した。これらの結果,室内実験からAEの発生は岩石表層の温度勾配に比例し,岩石の間隙率に反比例することがわかった。またポロシメータを使った分析では,温度変化速度±2℃/分までの熱サイクルを与えた供試体の細孔分布は,間隙率の小さい花崗岩や結晶質石灰岩で実験後に変化することが明らかとなった。すなわち1)熱サイクルは岩石の細孔分布に変化をもたらしAEを発生させている,2)岩石の熱破砕は温度勾配が大きければ生じやすいが,3)間隙率の大きい岩型では温度勾配が生じても鉱物粒界での破砕は生じにくいと考えられる。一方,野外実験では供試体は+1.50~-1.88℃/分の温度変化速度を被ったが,明瞭なAE信号をとらえることはできなかった。その理由として,野外における最大(最小)温度変化速度の頻度が室内実験のそれより低いことが推察されるが課題として残された。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 岩石の熱破砕に関わる温度勾配の効果―アコースティックエミッション法を利用した熱風化実験からのアプローチ―2021

    • 著者名/発表者名
      藁谷哲也
    • 雑誌名

      日本大学文理学部自然科学研究所研究紀要

      巻: 56 ページ: 1-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 石材を利用した風化プロセスによる地形変化速度の推定―オーストラリア・ノビーズ岬における砂岩材の穿孔風化を対象として―2021

    • 著者名/発表者名
      藁谷哲也
    • 雑誌名

      桜門論叢

      巻: 103 ページ: 27-37

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ビーチロック試料の正確な膠結年代の決定方法 (2)2020

    • 著者名/発表者名
      小元 久仁夫, 藁谷 哲也, 塩見 昌司, 大八木 英夫, 横尾 頼子, 池田 晃子
    • 雑誌名

      名古屋大学年代測定研究

      巻: 4 ページ: 9-15

    • 国際共著
  • [学会発表] Changes in pore-size distribution of rocks induced by thermal cycles of low temperature2021

    • 著者名/発表者名
      Waragai, Tetsuya
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 低温熱サイクルを被る岩石供試体のAEモニタリング2020

    • 著者名/発表者名
      藁谷哲也
    • 学会等名
      日本地形学連合2020年秋季大会
  • [学会発表] Detection of microcracks in rock specimens due to thermal changes using the acoustic emission method2020

    • 著者名/発表者名
      Waragai, Tetsuya
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 国際学会
  • [図書] Acoustic emission behavior of rocks subjected to temperature changes. in Monument Future: Decay and Conservation of Stone2020

    • 著者名/発表者名
      Waragai, T. and Takemura T. in Siegesmund, S. & Middendorf, B. (ed.)
    • 総ページ数
      1221
    • 出版者
      Mitteldeutscher Verlag
    • ISBN
      978-3-96311-172-3

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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