マグマ水蒸気爆発の発生機構に関する実験的研究(衝撃波によるマグマ-水反応)

• Project/Area Number: 05246204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 加藤 學 名古屋大学, 理学部, 助教授 (80115550)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 1993: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: マグマ / 水蒸気爆発 / 衝撃波 / 粗混合

Research Abstract

本研究では、マグマ(高温融体)と水(低温融体)の接触による粗混合、トリガリング、爆発に至る水蒸気爆発の発生環境とメカニズムを明かにすることを目的とする。本年度は、マグマと水の接触による爆発と、衝撃波によるマグマと水との反応について実験研究を行った。玄部岩(融点1180℃)を溶解し水の中に落下させ、爆発の条件を調べた。直径4mmの融体球では高さ10cm、深さ10cm程度の条件で爆発が生じる。金属のピン(具体的には剣山)をおいてトリガーをかければ、広い範囲で爆発が起きる。一方10mm程度の大きな融体球では水との接触時かなりの衝撃を発生するが、水深20cmまででは落下後に爆発を生じないということが解った。これは大きな融体では水深が浅すぎて融体表面が十分凝固する前に底まで達してしまうからであろうと推測される。
衝撃波による岩石(マグマ)と水の反応の実験を行うため本年度は、衝撃波管の製作を主に行った。直径30mm長さ2mの肉厚パイプに高圧ガス室を付設し、無遠火薬を用いて衝撃波を発生させる装置を完成させた。また衝撃波の強度を測定するためのストレスゲージを種々検討し、カーボンまたはマンガニンのゲージがこの実験範囲では最適であることを突き止めた。
実験室スケールではあるが、マグマと水の接触により実際に爆発が起きることを明かにした。しかしこのような粗混合に至る前には必然的に破壊過程が必要であり、今後の課題として次年度以降は、岩石(マグマ)と水の実験結果について詳細に検討することのほかに、マグマの一次破砕のメカニズムの解明をしなければならないと考える。