組立て式正断層形成モデル実験装置の開発

装配式正断层形成模型实验装置研制

• 批准号: 16H00212
• 负责人: 山下 清次
• 金额: $ 0.19万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H00212/
• 关键词: 地層変形; 正断層; モデル実験装置

筆者は岡本(2000)が製作したスライドフィルムケースを用いた断層モデル実験装置に代わる、組立て式のモデル実験装置(逆断層形成用)を製作した。しかし、この実験装置は、逆断層を常に再現(形成)することはできるが、正断層を再現(形成)することが難しいという課題があった。本研究の目的はこの課題を克服し、正断層を高い頻度で再現(形成)できる実験装置を開発すること、また、実験装置内に使用するモデル地層の材料(白色の層)についての検討、開発した実験装置の有効性について教育実践に基づいて検証を行うことである。筆者は正断層を再現(形成)できるように実験装置の製作(改良)を行った。装置は逆断層用実験装置を基にし、その装置内にV字型の空間を形成するように2枚の基盤岩モデルとなる板を設置する。その空間内に白色と茶色の層が挟在したモデル地層を形成して実験を行い、正断層が再現(形成)されることが確認された。またモデル地層(白色の層)の材料の検討も行った。従来は小麦粉(白色の層)とココアパウダー(茶色の層)を用いるが、児童生徒に小麦粉アレルギーを持つものがいることも考えられる。その対策として白色の層に用いる材料を変更する。用いる材料は硅砂、ファインサンド、図画工作用の焼石膏で、装置内にモデル地層を形成して、再現実験を行いながらどの組み合わせが最適か検討した。その結果、ファインサンド、図画工作用の焼石膏を用いた時、小麦粉を用いた時と同様に正断層を形成することが確認できた。児童生徒を対象とした出前実験授業等の場で装置を使用し、児童生徒の反応の様子から教材としての有効性について検討を行った。その結果、実験の様子のビデオ分析等から教材として有効であることがわかったが、課題として小・中学生を対象として実験授業を行った際に、装置内にモデル断層を形成するのに時間がかかったり、綺麗に形成することが難しい等の課題が明らかになった。今後、実験手順、さらなる装置の改良を行っていく。

作者利用Okamoto(2000)生产的滑膜盒制作了组装式模型实验装置(用于形成反向断层成像)来代替断层模型实验装置。然而，虽然该实验装置总能再现（形成）反向故障，但其存在难以再现（形成）正向故障的问题。本研究的目的是克服这一问题，开发一种能够高频再现（形成）正断层的实验装置，以及考虑实验装置中使用的模型地层（白层）的材料的目的。基于教育实践验证所开发实验装置的有效性。作者创建（改进）了一个实验装置，能够重现（形成）正常故障。该装置以逆断层实验装置为基础，在装置内部安装两块作为基岩模型的板块，形成一个V形空间。通过形成夹有白色层和棕色层的模型地层进行实验，确认可以再现（形成）正断层。我们还研究了模型层（白色层）的材料。传统上使用小麦粉（白色层）和可可粉（棕色层），但可能有些学生可能对小麦粉过敏。作为对策，我们改变了白色层的材料。绘制和制作所用的材料是硅砂、细砂和熟石膏。在装置内部形成模型地层，团队在进行复制实验时研究哪种组合是最佳的。结果证实，当使用细砂和工艺品用熟石膏时，会形成正常断层，与使用小麦粉时类似。该装置被用于儿童和学生的现场实验课，并根据学生的反应来检验其作为教材的有效性。结果我们通过实验的视频分析发现它作为教材是有效的，但是当我们给中小学生上实验课时，我们发现花了很长时间才形成了模型故障。很明显，该装置存在难以正确成型等问题。今后，我们将继续完善实验流程和设备。

项目成果

正・逆・横ずれ断層を形成できるユニバーサル地層変形モデル実験装置の考案

可形成正断层、逆断层、走滑断层的通用地质变形模型实验装置研制

• 发表时间: 2016
• 作者: 田辺 絵理奈;松本 浩幸;勝井まどか;弘中 真哉;内野 智仁;内野 智仁;内野 智仁;内野 智仁;神野藤 均;河村 広之;山下清次
• 通讯作者: 山下清次