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福徳岡ノ場の噴火と軽石の活用について

小笠原諸島の海底火山「福徳岡ノ場」の噴火で放出された軽石が、沖縄県の沿岸に漂着するほか、高知沖の海域でも確認され、最近では、伊豆諸島周辺では軽石の漂着が相次いで確認されています。
昨日も、三宅島の海岸にはこれまでにない量の軽石が打ち上げられました。
沖縄の軽石漂着は、2021年10月14日午前中に、沖縄本島北部の国頭村安田の海岸での確認から始まりました。
すでに魚の養殖や船の運航などに大きな支障を来しており、今後は本州への到達も懸念されています。
今回の噴火は、日本の領土・領海では100年に1回あるかどうかの大噴火でありました。

「福徳岡ノ場」は東京から約1300キロ南の太平洋にあります。
噴火したのは8月13日で、噴出したマグマの量は約5億立方メートルと見積もられています。
この量は、江戸の街に5センチの火山灰を降り積もらせた1707年の富士山噴火(約7億立方メートル)に匹敵するそうです。
もし陸上で噴火していたら大災害になっていたはずの量です。
「福徳岡ノ場」は日本に111ある活火山の一つであり、1986年の噴火では幅600メートル、高さ15メートルの新島が生じたのですが、波の浸食によって消滅しています。
「福徳岡ノ場」は、東京から南へ、伊豆大島、三宅島、八丈島と続いていく伊豆小笠原弧の海域火山の一つです。
近年噴火を続けている西之島からさらに335 km南に行ったところにあり、硫黄島と南硫黄島の間に位置している海底火山で、硫黄島の南南東56㎞、南硫黄島の北北東5㎞の位置にあり、その北300キロにはやはり活火山の西之島新島があります。
「福徳岡ノ場」は、伊豆七島を経て富士山まで続く「伊豆・小笠原-マリアナ島弧」と呼ばれる火山列島を成しています。
これらは、その東にある太平洋プレートが西にあるフィリピン海プレートの下へ沈み込むことによってできた火山帯です。
海底地形図をみると、「福徳岡ノ場」と南硫黄島は連続した火山体と考えられます。
南硫黄島の北の海域には、北福徳カルデラと呼ばれる海底カルデラがあります。
カルデラとは、巨大噴火で大量のマグマが噴き出した後に空洞ができて、そこが陥没してできた地形のことです。
南硫黄島は北福徳カルデラのカルデラ壁の一部を形成しているようにも見えます。
「福徳岡ノ場」はこの北福徳カルデラ内の中央火口丘と考えられます。

「福徳岡ノ場」という名称の正確な由来は不明でだそうですが、福徳丸という漁船が発見したことに由来するとの説が有力だそうです。
海底火山は天然の魚礁としての役割を持ち、漁船にとっては漁場としての価値を持ちます。
明治以降、南方での漁場開拓が進められ、発見された海底地形には漁場としての観点から、発見した船の名をとって「(船名)ノ場」という名称が付けられることが多かったそうです。
「福徳岡ノ場」は比較的水深の浅い場所であることから「岡ノ場」と名づけられたと考えられています。

この「福徳岡ノ場」では、有史以来たびたび噴火し、時には海面上に新しい島を形成するまでに成長しています。
気象庁によると、明治以降1986年までに、噴火が少なくとも7回確認され、島が3回生まれたそうですが、いずれも波浪の浸食により海没しています。
1904年及び1914年に出現した新島は「新硫黄島」と呼ばれたそうです。
産業技術総合研究所は、「福徳岡ノ場」の新島が消滅しやすいのは、溶岩でなく軽石が積もってできているためであるとの見解を示しています。
2010年の時点では島はなく最浅水深25mほどのギヨー(ギヨーとは、山頂部が平坦な地形をした海山のことです。平頂海山又は卓状海山とも呼ばれています。日本語ではフランス語読みの「ギヨー」の他に「ギュヨー」や「ギョー」と表記されることもあります)となっていました。
海上保安庁や海上自衛隊による調査では、2007年、2008年、2010年、2013年にも変色水が観測されています。
2021年8月13日には海底噴火が発生し、新島が形成されました。
「福徳岡ノ場」の歴史は次の通りです。
・1904年 - 1905年:海底噴火により高さ145 m、周囲約4.5 kmのほぼ円形の島が形成されました       
・1905年6月には高さ3 m弱まで小さくなり、やがて暗礁になりました。
・1914年:1月に海底噴火により高さ300 m、周囲11.8 kmの島が形成されました。
年末には各所で崩壊が始まりました。
・1916年:島が海没しました。
・1986年:1月に海底噴火によって島が形成されたのですがが、3月末までの短期間で島は海没しました。
・2005年:7月2日の海底噴火により、高さ1,000 m、直径50 - 100 mの巨大な水蒸気柱ができました。
・2007年:12月1日、気象庁が噴火警報の発表を開始します。以後「周辺海域警戒」を継続しました。
・2008年:2月頃より数ヶ月にわたり変色水を確認しました。
・2010年:2月3日の海底噴火により、周囲で噴煙や変色水等が観測されました。
・2013年:9月27日、海上自衛隊の観測で、半径450 mの範囲に海水面の緑色の変色と海面への白い泡の噴出を確認しました。
・2020年:2月4日、海上保安庁の観測で、黄緑色の変色水を確認しました。
・2021年:8月13日、海底噴火による噴煙を観測[9]。高さは約17,000 m。火山雷も観測されました。
火山灰はバシー海峡を越えて南シナ海東北部に到達しました。
この噴火は、日本国内で戦後最大級の規模と見られています。
8月15日に海上保安庁の観測で、直径1 km程の新島が確認されました。
8月17日には新島は東西2つに分かれた状態となりました。
10月20日には東側の新島の消滅したことが確認されました。
10月には、この噴火で噴出したと見られる大量の軽石が、1000km以上離れた大東諸島、沖縄諸島、奄美諸島、小笠原諸島、各地の海岸に漂着しました。

そして、今回の噴火で大量の軽石が噴出して漂流しています。
軽石は爆発的な噴火で噴出したマグマが、急冷されて固まったものです。
地下のマグマには大量のガスが溶け込んでいますが、噴火に伴って、マグマからほとんどのガスが放出されます。
溶岩噴出のようにゆっくりとした噴火をすると、ガスが抜けて緻密な岩石になります。
しかし、今回のような高い噴煙を形成する爆発的な噴火をすると、ガスが膨張しながらマグマが固結するため、空隙の多いスカスカの岩石(軽石)となります。
空隙のため全体の密度は水よりも軽くなり、海面を漂流します。
水がしみこんで空隙を満たすと沈降しますが、空隙の形が複雑なため、長い期間漂流を続けることになります。
2021年8月22日に、気象庁の海洋気象観測船「啓風丸」は北緯25度30.3分、東経138度53.3分付近(福徳岡ノ場から約300km西北西の海上)において浮遊する噴出物を採取しました。
JAMSTECでもその中のいくつかの分析を行いました。
分析結果は2021年10月20日に行われた日本火山学会秋季大会で、「福徳岡ノ場」から2021年8月に噴火した軽石(速報)」として発表しています。
軽石全体の組成は、これまでの噴火と同様のトラカイトという組成でした。
トラカイトは、アルカリ成分が多く(Na2O酸化ナトリウムとK2O酸化カリウムの総量が10 %前後)、シリカ(SiO2重量%)成分が60-70 %の火山岩です。
アルカリ成分が少なくなると通常の安山岩となります。
西之島の噴火は安山岩であるのに対して、「福徳岡ノ場」や硫黄島のマグマはアルカリ成分が多い特徴的な組成をしています。
その原因はよくわかっていませんが、沈み込んでいるプレートの不均一性(プレートの上の海山も沈み込んでいる?)が考えられます。
また、鉱物に含まれている成分を分析した結果、今回のマグマには、地球のさらに深いところから来た玄武岩マグマが含まれていることがわかりました。

マグマがそのまま固まると溶岩となり、水より重いために沈んでしまうのですが、多数の空洞がある軽石は水より軽く、たたいても簡単には壊れないことから海上を何千キロも漂流します。
軽石が海底に沈むには数十日かかるという実験結果があるほか、漂流する間に細かくなって完全に粉になるには、少なくとも数年はかかると予想されます。
沿岸に漂着した軽石は、粘り強く除去するしか目下の対処方法はないとされています。
問題になっている軽石は漁業などに甚大な被害を与え、厄介な漂着物であることは間違いありません。
ところが11月17日、沖縄県環境部から発表された「県内に漂着した軽石の分析結果について」の報告書を読むと、軽石に意外なプラス面もあることが分かってきました。
ある沖縄農業関係者によると、軽石が漂着したときに直観的に思ったのは「タダで土壌改良材が手に入る」ということだったそうです。
粘度の高い沖縄の土壌には軽石のような水はけのよい素材が必要だからとのことでした。
とはいっても、軽石の中に毒性のあるヒ素やカドミウム、水銀などが入っていては使うことはできません。
そこで今回軽石を分析した沖縄県環境部所は、沖縄県内三か所から採取したサンプルは、いずれも“土壌環境基準を満たしている”というものでした。
見方を変えると、今回の軽石は土木建築資材や農業用資材等としての活用が見込まれるということで、厄介者から一転、資源になる可能性も出てきました。
軽石の特徴としては通気性や排水性に長けているため、プランターの底に入れる鉢底石や土壌改良材として以前から使われていました。
今回は、軽石が土壌環境基準を満たしていることが分かったので、出来るだけ早く広範囲に除去されて、それが資材として広く活用されることを願っています。
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吉祥寺での道路陥没について

吉祥寺での道路陥没について調べてみました。

この事故は、11月2日、東京・吉祥寺で起こりました。
武蔵野市吉祥寺本町で、道路が幅4メートル、長さ10メートルにわたって陥没し、走行していたごみ収集車が落ちました。
ではなぜ、陥没は起きたのでしょうか。
現場の隣では、ビルの建設工事が行われていて、地下深くまで地面が掘り返されているのが分かります。
工事現場と道路との間には、土が流れ出るのを防ぐ「土留め壁」と呼ばれる壁が設けられていますが、そのコンクリートの壁に縦およそ3メートルの亀裂が入り、その一部が崩れていました。
専門家は、この壁が崩れたことによって、隣接する部分の土砂が流れ込み、陥没したのではないかと分析します。
専門家の話では、「車が落ちたところを見ると、下に地下の配管なども見える。そういったあたりは、元々良い地盤ではなくて、埋め戻した砂などの埋め合わせ土といわれるものになる。そういったものが地下の水などと、一緒に流出しやすい土となるので、そういったところを考慮する必要がある」と言っています。
これだけ大きな陥没ですが、前兆はなかったのでしょうか。
周辺住民の話では、半年ほど前にも現場近くで、深さ10センチ程度の小規模な陥没があったと話しています。
専門家は、「そういう小規模な何か路面が少しへこんで、アスファルトをめくってみると土がなくて空洞になっていることはよくあるので。今回の大規模な陥没のある意味、前兆みたいなものだったかもしれない」と言っています。
このような道路の陥没は、国土交通省によると年間9000件と意外に多いようです。
万が一幹線道路等や時間帯によってはとんでもない事故になっていたと考えると非常に怖いことです。

このような状況を検証してみますと、下の写真のように、車両がハマっている道路ではなく、工事中の現場を見てみると作業構台の端部から10mぐらい先で道路との仕切りとなるコンクリートの壁がズレています。
灰色の管は本来土に埋まっていた仮設トイレの配管もむき出しになっています。
この道路との仕切りの壁はあまり厚さはないように見受けられ、あっても壁の厚さは30センチから50センチぐらいかと思われます。
仕切り壁は土留壁(掘削していくときに道路が落ちないようにする壁)ではなく昔の建物の地下の壁と思われます。
仕切り壁は昔に施工しされたと思われるのは、仮囲いの設置されてある箇所を見ると上の建物壊した跡が残っており、費用も掛かるので地上から下は壊さなかったと思われます。
昔に施工されたということは当時の施工資料等が残っていない可能性もあり、構造としてはこの壁を生かして地下2階部分を構築すると考えられます。
おそらくですが、既存壁を残して道路面の古い壁は取り除かずに、工事で道路面が崩壊しないように既存を活用したなかで新しい地下の壁を構築していく予定だったと推測されます。
既存壁をさらに見ていきますと
既存壁(土留壁)が倒れないように、土圧に耐える為切梁と腹起しが設置されています。
普通考えるならもう一段ぐらい土留支保工が設置されていてもいいのですが設計で既存壁に耐力があるということで算定されたのかもわかりません。
この土留支保工は地下深く掘っていく度に段数重ねて設置していくのですが1段梁しか施工していません。
また、昇降設備を見るとおおよその掘削深さは5段ほど足場が組まれてるので10m近くまで掘られてます。
既存壁を見ると、直立しているのがわかるが土圧に耐えれるベースが無く、また、土の面と同じ高さになっています。
既存壁のズレは道路面から中間杭近くまで滑動しており4m程度ズレているように見えます。
床付け面を見ると青いホースが無造作に置かれてますが、水中ポンプのホースで水を排出するのに使っていたように思われます。
そして、地下から水が出ていたように推測されます。(テレビでは、地下水が溜まっているのを見ました。)
このように、少し怖い状態です。
おそらく工事中は、常に地下へバックホーを使い残土搬出を繰り返していたと思います。
この状況であれば、地上の方には土留支保工が設置されているので、常に横からの押す力(土圧)が均等になっており床付け面までもまだ土が残っているので作業箇所は安定している状態で問題なかったように思えます。
こうやって地下の実際に構築物を作成していく場所まで繰り返し掘っていきます。
床付けまでだいたい掘削が完了が近づいてくるに伴い、土圧が常に掛かって状態で隙間から雨などで少しづつ、道路面の土が工事中の現場に流れこんできたと思います。
この現場の土質は、近くのボーリングデータによると典型的な関東ロームの台地と思われます。
しかし、上部約2m程度はかなり軟質なふかふかとした土となっているようです
このデータのように、地表から1mを超えるほどの軟弱層がある場合、単純な転圧などでは締固め効果を期待できないため、適切な地盤補強が必要と診断されます。
したがって、今回の沈下陥没の要因はヒービングによるものと考える事ができます。
ヒービングは、掘削底面付近に柔らかい粘土層がある場合、主として沖積粘土地盤で、含水比の高い粘土が厚く堆積する場合などで起こりやすいとあります。
今回は、付近の土質は関東ロームですが、既存の土留壁の埋戻しをした際の埋め戻し材が何かはわかりませんが、地下からの湧水や、既存壁(土留壁)のベースもないこと、掘削面と既存壁(土留壁)が同じ高さ根入れがないことで、壁の下がブラブラの状態になっていたと考えられます。
また、地下水も大きく影響しています。
ブラブラの状態で掘削をしていく中で土留め背面の土の重量や土留めに近接した地表面での上載荷重(下に押す力)と2段梁がないことで、土圧を受けやすい状態でだったと考えられます。
その結果、湧水から掘削の床付け面へ土砂が流れて土留め壁がはらんで根入れ(土留壁のベース)が滑りだしてきた結果、周辺地盤の沈下が生じ、最終的には土留めの崩壊にしたように推察されます。


工事現場と道路との間には、土が流れ出るのを防ぐ「土留め壁」と呼ばれる壁が設けられていますが、そのコンクリートの壁に縦およそ3メートルの亀裂が入り、その一部が崩れています。



既存壁を残して道路面の古い壁は取り除かずに、工事で道路面が崩壊しないように既存を活用したなかで新しい地下の壁を構築していく予定だったと推測されます。
既存壁をさらに見ていきますと、既存壁(土留壁)が倒れないように、土圧に耐える為切梁と腹起しが設置されています。

ペロブスカイト太陽電池について

次世代の新しい電力になると確信しているペロブスカイト太陽電池を紹介します。

フィルムのように薄く、また軽くて柔軟性のある次世代型の太陽電池は、2006年に桐蔭横浜大学の宮坂力特任教授が発明しました。
壁や屋根、柱などの曲面に設置できるほか、電気自動車やIT機器への搭載が見込まれています。
既存のシリコン製太陽電池よりも安価に製造できるとして、普及が期待され、複数の国内メーカーや大学などで実用化に向けた研究開発が進んでいます。
ペロブスカイト太陽電池は、「ペロブスカイト」という特殊な結晶構造を持つ太陽電池の総称です。
目新しい構造ではなかったのですが、宮坂教授が太陽電池として作動することを見いだしたそうです。
「ペロブスカイト」は、本来は「灰チタン石」とも呼ばれる鉱物CaTiO3を指すそうです。
170年以上前にロシアのウラル山脈で発見された立方体やダイヤモンドのような結晶構造を持つ鉱物です。
ロシアの鉱物学者レフ・ペロフスキーさんにちなんで名付けられたペロブスカイトは、主に地球のマントルに多く存在し、時には地表近くの鉱床にも存在しています。
その後、そのABX3という結晶構造が多くの鉱物に非常に一般的であることが分かり、その構造を備えた材料全般を指すようになりました。
コンデンサーなどに使われるチタン酸バリウム(BaTiO3)や、圧電材料のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)もペロブスカイト構造を採っています。

開発に携わる東芝とかの研究者や技術者は、近い将来に変換効率25%の太陽電池を、現在普及しているSi系太陽電池の1/5の価格で実現できるとみています。
変換効率とは、電気エネルギーを可視光線(人間の目で見ることのできる波長の電磁波)にどれだけ効率良く変換できるかという指標で、 入力する電気エネルギーを100%とした場合、一般的な白熱電球の場合は10%程度、蛍光灯の場合は20%程度ですが、LEDの場合は30~50%といわれています。
宮坂教授が2009年に製作したペロブスカイト太陽電池は3%台でした。
それが2012年に10%を突破すると世界中で研究に火がつき、2014年には米カリフォルニア大学ロサンゼルス校のチームが19・3%の成果を発表し、そして2015年、韓国化学研究所が20・1%をたたきだし、20%台へ突入しました。
理論上は30%が可能とされていますが、実際の製作可能性を考えると25%は十分にいけると見られています。
それも「あと1年で25%に届くと言われている」(宮坂教授)そうです。
研究室レベルではあるがペロブスカイト太陽電池は短期間に半世紀の歴史があるシリコン系と並ぶという驚異的な成長ぶりとなっています。
圧倒的な低コストで製造できる(宮坂教授)のも大きな特徴であり、世界中の研究者を引きつける魅力です。
また、材料そのものが安く、その材料を基板に塗って製作できるためシリコン系ほど高温を必要する製造プロセスがなく安価になります。
宮坂教授は、実用化されるとシリコン系と競合しないと話しています。
屋根の上や地面はシリコン系が使われ、ペロブスカイト太陽電池はシリコン系が苦手な場所に普及することになります。
例えば軽さを生かし、ビル壁面に貼り付ける太陽電池をつくれ、フィルムのような柔らかい基板にも塗布できるので曲げ伸ばし可能な太陽電池を製作して曲面にも取り付けができます。
また、窓を太陽電池にすることも可能です。
現在でも「窓発電」はありますが、太陽電池に光が透過する切り込みを入れています。
室内に光を届けられますが、切った部分は発電しないので無駄になります。
これに対して、ペロブスカイト太陽電池は色を薄くして半透明にもできるので、窓全体を発電に使えます。
また、自動車に塗ると車体を太陽電池にもできます。
課題は耐久性だと言われています。
有機材料を使うため高温に弱く、空気や湿気による劣化も進むため、適切な封止剤を見つけて密閉する必要があります。
「劣化の原因はわかっている。犯人の物質を他の物質に置き換えればよい」とするように、課題克服の道筋ははっきりしています。世界の研究者が競い合うように開発を加速させており、実用化の日は近いと言われています。
日本でも、大企業の各社がこの実用化に取り組んでいます。
2018年、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と東芝は、東芝が保有するメニスカス塗布技術に加えて新たなプロセス開発などにより、従来両立の困難であったセルの大面積化と高効率化を実現しています。
モジュール面積703 c㎡(世界最大)、エネルギー変換効率11.7%のフィルム型ペロブスカイト太陽電池モジュールを開発しており、面積の広さに加え、しなやかさと軽量性を併せ持つことで、将来の太陽電池の設置場所拡大につながることが期待されます。
2021年、ホシデンは、次世代の太陽電池と目される、ペロブスカイト型太陽電池事業に参入しました。
ペロブスカイト型太陽電池は、低温プロセスにより製造されるため、製造過程の電力消費量も小さく、主に有機材料を用いるため生産コストの抑制が期待できます。2021年度にサンプル展開、2022年に量産機の導入、2023年からの量産を目指しています。
リコーは、JAXA(宇宙航空研究開発機構)や桐蔭横浜大学と共同開発したペロブスカイト太陽電池の開発を行っています。
三菱マテリアルは、エネコートテクノロジーズへ出資するとともに、ペロブスカイト太陽電池の耐久性の向上に貢献する技術や鉛フリー化に必要な周辺材料などの開発を進めています。
中国やヨーロッパでは、日本よりも実用化が進んでいるとも言われています。
ぜひ実用化して、すべての家庭や会社が、自家発電での電気供給を実現してほしいものです。

危険な台風14号の情報

台風14号の情報です。

これまで台風14号は対馬海峡付近で温帯低気圧に変わる予想でした。
台風14号は、16日9時には五島市の西南西約440キロにあって、ゆっくりした速さで西北西へ進んでいます。中心の気圧は990ヘクトパスカル、中心付近の最大風速は25メートル、最大瞬間風速は35メートルで中心の北東側390キロ以内と南西側330キロ以内では風速15メートル以上の強い風が吹いています。
台風14号は17日夜のはじめ頃から18日朝にかけて、四国地方を東進する見込みだそうです。
予想ルートでは、瀬戸内海を東進しているので、中島などの島しょ部は直撃で、普段は大雨にならない地域で雨が強まるほか、高潮のおそれもあるので、注意・警戒が必要となりました。
普段の台風は太平洋で発生して高知県に向かってやってきます。
そのため高知県では被害は大きいのですが、愛媛県側では四国山脈で受け止めるので直撃しても弱い台風になっています。
信仰の深いお年寄りは、「石鎚山が霊山なので、愛媛県側は守ってもらっている」とも言っています。
しかし台風14号は関門海峡あたりから入ってきて遮るものが何もないので、愛媛県には暖かく湿った空気が流れ込み、大気の状態が非常に不安定となる見込みです。
予想以上に台風が強まった場合は、暴風や警報級の大雨、高波となる可能性があります。
予想は次の通りです。

[雨の予想]
17日夜のはじめ頃は、局地的に雷を伴った非常に激しい雨が降るでしょう。
17日に予想される1時間降水量は、いずれも多い所で、中予、東予、南予 50ミリ
16日12時から17日12時までに予想される24時間降水量は、いずれも多い所で、中予、東予、南予 80ミリ
その後、17日12時から18日12時までに予想される24時間降水量は、いずれも多い所で、中予、東予、南予 100から200ミリ

[風の予想]
南予では17日昼過ぎから、中予と東予では17日夕方から、18日にかけて海上を中心に非常に強い風が吹くでしょう。
17日に予想される最大風速(最大瞬間風速)
 中予、東予、南予 陸上 18メートル(30メートル)
 中予、東予、南予 海上 23メートル(35メートル)
「やまじ風」の注意を要する時間帯と予想最大瞬間風速は、17日明け方から夜遅く  25メートル以上

[波の予想]
17日に予想される波の高さ
 中予、東予 2.5メートル
 南予    3メートル

[高潮の予想]
 台風の接近により、潮位が高くなり高潮のおそれがあります。

[防災事項]
 土砂災害、低い土地の浸水、河川の増水、強風、高波に注意・警戒してください。
 高潮、落雷、竜巻などの激しい突風に注意してください。
 発達した積乱雲の近づく兆しがある場合には、建物内に移動するなど、安全確保に努めてください。

[補足事項]
 今後の台風情報、警報、注意報、竜巻注意情報、気象情報に留意してください。
 次の「愛媛県気象情報」は、16日17時00分頃に発表する予定です。




まさに松山に直撃ルートです。
被害がなければいいのですが。

VP100仕上げの井戸工事

井戸工事の様子です。


東邦D-1型で15m掘りました。
VP100仕上げで洗浄を行っています。


狭いところでのボーリング工事です。
通路もとれないような状態です、苦労して掘削しました。
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