2017 Fiscal Year Research-status Report
低粘性の玄武岩質マグマの爆発的噴火メカニズムの解明
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16K05605
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
石橋 秀巳 静岡大学, 理学部, 准教授 (70456854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥村 聡 東北大学, 理学研究科, 准教授 (40532213)
三井 雄太 静岡大学, 理学部, 講師 (80717950)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | マグマ / 富士火山 / 噴火様式 / 減圧結晶作用 / テクスチャー / レオロジー / 玄武岩 / マイクロライト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
玄武岩質マグマの噴火様式は，溶岩流噴火・ストロンボリ式噴火等の穏やかなものが一般的であるが，稀に成層圏まで噴煙柱を上げる激しいプリニー式噴火をおこす．富士火山でも玄武岩質プリニー式噴火が発生したことが知られている．一般にプリニー式噴火が発生するためには，マグマが火道浅部に至るまで脱ガスが抑制され，またマグマが破砕する必要がある．脱ガスの抑制と破砕はいずれも，低粘性の玄武岩質メルトではおこりにくいと考えられ，このため玄武岩質プリニー式噴火の発生メカニズムは未だ十分明らかでない．ところで，同じプリニー式噴火の噴出物を比較した場合，珪長質マグマではマイクロライトをほとんど含まないのに対し，玄武岩質マグマでは著しくマイクロライトに富む特徴がある．このようなマイクロライトは，マグマの火道上昇過程で発生する減圧結晶作用によって形成されたもので，その形成によってマグマの物性は著しく変化すると考えられる．本研究の目的は，玄武岩質マグマの火道上昇過程における減圧結晶作用が，マグマの脱ガス・破砕と噴火ダイナミクスに及ぼす影響を明らかにすることを目的とする．
3か年計画の中間となる今年度は、富士山で約2500年前に発生した玄武岩質サブプリニー式噴火の噴出物であるS18スコリアの岩石組織解析・鉱物化学分析を行った．その結果、このマグマは、深さ約7㎞以浅にある浅部マグマだまりへの貫入・混合をおこしてから数日以内に噴火したこと、またその時間スケールが玄武岩質マグマの穏やかな噴火と比べて短いことがわかった．また、苦鉄質マグマの火道上昇時の減圧結晶作用の熱力学シミュレーションも行った．この結果、マグマ上昇が等温的か断熱的かの熱過程によって減圧結晶作用のふるまいが大きく変化し、等温過程に比べて断熱過程の方がマグマの粘性率の上昇が抑えられ、破砕に至り難く、結果的に激しい爆発的噴火をおこしにくいことが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2017年度までに行った天然火山噴出物に関する物質科学的研究およびマグマの減圧結晶作用シミュレーションの結果に基づき、マフィックマグマの火道上昇過程における結晶作用・粘性率変化のふるまいと、その結果としての噴火ダイナミクスが，マグマの温度に強く支配されているというモデルを考案するに至った．また、いくつかの噴火事例を本モデルで説明できることがわかってきた．更に、本モデルの妥当性を検証する方法についても、具体的な方針が得られた．このように、3か年の研究計画の中間年度としてまずまずの成果が得られたので，進捗状況は概ね順調であると評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2017年度までの研究結果によって、マフィックマグマの火道上昇過程における結晶作用・粘性率変化のふるまいと、その結果としての噴火ダイナミクスが，マグマの温度に強く支配されているというモデルを考案するに至った．2018年度はまず，これまでの実施内容を論文にまとめて投稿することを目指す．
また2018年度には，本課題で構築したマフィックマグマの噴火様式モデルの検証を行っていく．具体的には，天然のマフィック噴出物について，その噴火様式・温度・マイクロライト組織の関係を調べ，この結果からモデルを検証する．このために，(1)マフィックマグマ噴火の様式が多様に変化する富士火山と，伊豆大島火山を主な対象とした噴出物の調査と，(2)文献調査による既存データコンパイルを並行して行っていく．
一方で，マフィックマグマが火道上昇する際のマイクロライト量変化の定量解析を行うための技術開発にも着手する．本課題で行ったシミュレーションの結果によると，火道上昇過程で成長するマイクロライトの化学組成は，減圧と共に単調に変化する．そこで，FE-EPMAによるスコリア石基の元素組成マッピングを行うことにより，マイクロライトの組成頻度を解析し，シミュレーション結果と比較する．
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