Effect of H2O content on the CaO partitioning between olivine and liquid : Its application to subduction zone magma

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K05601
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 菅原 透 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (40420492)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: マグマ / ソレアイト玄武岩 / カンラン石 / 斜長石 / 含水量

Outline of Annual Research Achievements

カンラン石は玄武岩やマントルの主要構成鉱物であり，その化学組成の変化はマグマの発生と分化，火山の噴火を考察する上で重要である．沈み込み帯の玄武岩で観察されるカンラン石は中央海嶺やホットスポットでのそれと比較してCaO含有量が乏しいことで特徴づけられるが，その理由はまだ明らかになっていない．申請者はかつて，この問題についてlow-CaO のカンラン石は水に富むマグマから晶出したとする仮説を提唱した．本研究はこの仮説を東北地方のソレアイト玄武岩に適用してマグマ溜りの環境を推定することを目的としている．
H28年度研究において内熱式ガス圧装置を用いて実験を実施したが，回収試料は化学平衡に到達していなかった．一方で，申請者が過去に実施した実験試料についてLA-ICP-MSを用いた再分析を行い，EPMAによる微小カンラン石結晶のCaO分析で生ずる二次蛍光効果はカンラン石それ自体のCaO含有量の組成変動幅と比較して小さなものであることが分かった．
H29年度は秋田駒ケ岳火山の玄武岩のサンプリングと岩石記載，EPMA，XRFを用いた全岩組成，石基組成，斑晶組成の化学分析を行なった．カンラン石ーメルト間のCaO分配モデル（菅原, 2007），リキダス温度計（Sugawara, 2000）などを適用し，マグマの温度-圧力-含水量-酸素分圧条件を明らかにした．
H30年度は最近10年間の実験岩石学研究に関する文献調査を行うとともに，相平衡実験データ追加のコンパイルを行なった．それらに基づいてCaOの平衡定数とリキダス温度の含水量依存性の関係式を更新した．本研究ではCaMgSiO4の活量係数項を簡略化した新たな地質温度含水量計を提案した．これらのモデルを用いて秋田駒ケ岳火山に適用し，秋田駒ケ岳火山の含水量は岩手火山と大きな違いはないが，やや低酸素分圧な状態にあることを明らかにした．