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2016 年度 実施状況報告書

八重山島嶼沿岸域における生物学的岩盤風化機構の解明と理論シミュレーション研究

研究課題

研究課題/領域番号 26790079
研究機関琉球大学

研究代表者

松原 仁  琉球大学, 工学部, 准教授 (50414537)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード岩盤風化 / 微生物風化 / 数理モデル / 八重山層群 / 琉球層群
研究実績の概要

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岩盤風化現象について,フィールド調査を実施し,その風化に岩盤中の微生物が関わっている可能性を検討するために,各種試験(原位置によるによる非破壊試験,走査型電子顕微鏡による微細構造分析,X線粉末回折による成分分析等)を実施した。その結果,境界部で柱状に残存している不安定岩盤は,砂質岩盤の空隙が石灰質固着物によって強化されていることを見出すことができた。ただし,この固着物が化学反応起源か微生物反応起源かを判別するまでには至っていない。同時に,沖縄島南部の琉球層群露頭に大量の微生物マットが形成されていることを発見した。この露頭のサンプルを走査型電子顕微鏡によって観察したところ,管状および粒状に風化する微細構造や,石灰岩がフィラメント状に生成している様子を捉えることができた。一方,岩石風化現象の数理モデル化に関しては,前年度に構築した微生物学的風化作用モデルを発展させ,移流反応拡散系モデル(3次元モデル)を新たに構築することができた。これにより,地下水流れを考慮した岩石の風化・生成シミュレーションが可能となる。これらの成果については,今後も積極的に発表していく予定である。

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

八重山諸島西表島に見られる特異な岩盤風化現象の詳細調査や,微生物活動によるものと考えられる岩盤風化・生成現象の発見など,本研究で予定していたフィールド調査や実験を順調に進めることができている。これらの結果については,国内外の学術誌や学術集会において発表できている。また,数理モデルについても,前年度に開発した微生物学的風化作用モデルの差分シミュレータへの実装に加え,新たに移流反応拡散系モデル(3次元モデル)の構築にも成功している。以上のことから,本研究達成のために必要な知見やデータは順調に蓄積できていると考えている。なお,昨年度から引き続き実施している文献調査や他の研究者との会合を通じ,今後もより集中的な研究が必要であることを確認している。

今後の研究の推進方策

当初の研究計画書に沿い,八重山層群,琉球層群における生物学的風化に関するフィールド調査,実験,数理モデルの構築を進める。数理モデルに関しては,岩盤の微生物学的・化学的・物理学的風化現象のマルチフィジックスモデルの構築を念頭に入れながら進めていくことを予定している。また,得られた成果は,国内外の学術誌や学術講演会において積極的に発表する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] The effect of biological degradation of tuffs of Cappadocia2016

    • 著者名/発表者名
      H. Matsubara & Ö. Aydan
    • 雑誌名

      Rock Mechanics and Rock Engineering: From the Past to the Future

      巻: - ページ: 871-876

    • DOI

      10.1201/9781315388502-150

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Material Point Methodのエネルギー振動問題に対する抑制手法の提案とその検証2016

    • 著者名/発表者名
      江戸孝昭,松原仁
    • 雑誌名

      土木学会論文集A1(構造・地震工学)

      巻: 72 ページ: I_279-I_289

    • DOI

      10.2208/jscejseee.72.I_279

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Evaluation of DNA extraction methods for comprehensive microbial community analysis in rock and soil samples2017

    • 著者名/発表者名
      Naoya Shinzatoa, Ryoma Iwasaki and Hitoshi Matsubara
    • 学会等名
      Proceedings of the 1st International Workshop on Role of Microorganism and Thermo-Hydro-Chemico-Mechanical Process in Geoengineering and Geoscience
    • 発表場所
      University of the Ryukyus, Nishihara, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2017-03-20 – 2017-03-27
    • 国際学会
  • [学会発表] Potential of modeling and simulation by reaction-diffusion system for geo-materials2017

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Matsubara and Ryogo Kawakami
    • 学会等名
      Proceedings of the 1st International Workshop on Role of Microorganism and Thermo-Hydro-Chemico-Mechanical Process in Geoengineering and Geoscience
    • 発表場所
      University of the Ryukyus, Nishihara, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2017-03-20 – 2017-03-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 第四紀琉球層群の不整合面における特徴的な浸食形態2017

    • 著者名/発表者名
      崎山 浩考,広瀬 孝三郎,松原 仁
    • 学会等名
      第6回土木学会西部支部沖縄会技術研究発表会
    • 発表場所
      琉球大学,沖縄県西原町
    • 年月日
      2017-01-17 – 2017-01-17
  • [学会発表] 玄武岩質枕状溶岩に残された微細構造の数理モデリング2017

    • 著者名/発表者名
      宮城 圭汰,松原 仁
    • 学会等名
      第6回土木学会西部支部沖縄会技術研究発表会
    • 発表場所
      琉球大学,沖縄県西原町
    • 年月日
      2017-01-17 – 2017-01-17
  • [学会発表] 八重山層群に見られる剥離状風化と微生物活動の関連性2017

    • 著者名/発表者名
      岩崎 竜馬,廣瀬 孝三郎,松原 仁
    • 学会等名
      第6回土木学会西部支部沖縄会技術研究発表会
    • 発表場所
      琉球大学,沖縄県西原町
    • 年月日
      2017-01-17 – 2017-01-17
  • [学会発表] 石灰岩のマルチフィジックス生成作用に関する一考察2017

    • 著者名/発表者名
      大城 勇人,廣瀬 孝三郎,松原 仁
    • 学会等名
      第6回土木学会西部支部沖縄会技術研究発表会
    • 発表場所
      琉球大学,沖縄県西原町
    • 年月日
      2017-01-17 – 2017-01-17

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公開日: 2018-01-16  

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