2005 Fiscal Year Annual Research Report
爆発的噴火の機構解明のためのマグマ破砕および混相流の数値的研究
Project/Area Number |
03J10492
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
門野 典子 (三谷 典子) 東京大学, 地震研究所, 特別研究員(PD)
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Keywords | 爆発的噴火 / マグマ破砕 / 無次元数 / 火道モデル / 火砕流 / 堆積物 / 離散要素法 / 粉粒体 |
Research Abstract |
爆発的なマグマ性の火山噴火においては、マグマ中に気泡が分散するマグマ気泡流が火道中を上昇する減圧過程で噴霧流へと遷移する現象を指すマグマ破砕が鍵を握っていると考えられている。しかし、マグマの物性や火道の地質条件は多様であり、破砕時の詳細な状態は明らかにされていない。本研究では、破砕時の状態と爆発的噴火におけるマグマ物性や地質条件との関係を数値的および解析的に調べてきた。モデルでは定常一次元の火道内の運動に球状セルモデルを用いて気泡成長をカップルさせ、マグマは粘性流体として扱った。近年提唱された、マグマの気泡の周囲に働く粘性応力がマグマの引っ張り強度を超えることによるマグマ破砕条件を用いると、破砕状態はマグマの粘性率、噴出率、火道半径、およびマグマの引っ張り強度を用いた無次元数で表されることが明らかになった。今年度は気泡周囲に働く粘性応力の空間依存性を取り入れたところ、破砕状態が同様に無次元数で表されることが示され、得られたスケーリング則が破砕条件によらない普遍的なものであることが明らかになった。これらの結果は幾つかの大規模噴火の野外観測結果と整合的である。 また、このような爆発的噴火に伴われる火砕流の堆積物の主な特徴の一つに、大きい破片の密度およびサイズによる垂直方向の分離が挙げられる。これらの火砕流堆積物の構造を生じるメカニズムを探るため、マトリックス粒子と密度およびサイズの異なる異物を含んだ粉粒体の粗い斜面上の流れを2次元離散要素法で数値的に調べ、マトリックス粒子から受ける浮力や粘性抵抗によって、密度およびサイズ分離構造が起きることを示してきた。今年度はさらに、このような粉粒体の粘性抵抗が液体の粘性抵抗と同じ形で表されることを明らかにした。
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Research Products
(3 results)