2019 Fiscal Year Research-status Report
苦鉄質マグマの火道上昇に伴う物性変化とその噴火ダイナミクスへの影響の解明
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19K04014
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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)
安田 敦 東京大学, 地震研究所, 准教授 (70222354)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 苦鉄質マグマ / 減圧結晶作用 / マイクロライト / 噴火様式 / レオロジー / 火道浅部 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
何故、脱ガスしやすいはずの苦鉄質マグマが激しい爆発的噴火をおこすのか？そのメカニズムを解明することが本研究の目的である。近年の研究より、火道浅部での脱ガスに駆動されたマイクロライト結晶作用（以後、脱ガス結晶作用とよぶ）によって引き起こされる苦鉄質マグマの粘性-脆性遷移が、苦鉄質マグマが爆発的噴火を発生するうえで重要な役割を担っていることがわかってきた。したがって、今明らかにすべきことは、「火道上昇中のマグマは、どのように脱ガス結晶作用が進行するか」であろう。そこで本研究では、火道浅部での脱ガス結晶作用プロセスを明らかにすることを目指し、天然の苦鉄質スコリアの石基について組織解析と化学分析を行っている。減圧結晶作用のプロセスが明らかにできれば、苦鉄質マグマの火道上昇過程でマグマの物性がどのように変化し、その結果噴火ダイナミクスにどのように影響を及ぼしたかがわかると期待できる。
3カ年の研究期間の初年度にあたる2019年度では、サブプリニ―式噴火（伊豆大島1986年B噴火）とストロンボリ式噴火（伊豆大室山噴火）の異なる噴火様式を代表する苦鉄質スコリアについて、電子顕微鏡による石基組織の組織解析と石基ガラスの化学分析を行い、両者について火道浅部における脱ガス結晶作用のプロセスを検討した。その結果，(1)ストロンボリ式噴火では、火道浅部の高結晶度・高粘性プラグが重要な役割を果たしていること、(2)苦鉄質サブプリニ―式噴火では、およそ600mより浅部で破砕がおこっていることなどが明らかとなった。
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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
今年度の研究成果として、電子顕微鏡による後方散乱電子像とデジタル画像解析に基づく、スコリア石基鉱物組織の定量解析法の開発がある程度進捗したことが挙げられる。また、ストロンボリ式噴火のスコリア（伊豆大室山スコリア）の石基組織の解析結果から、このタイプの噴火様式において、火道浅部の高結晶度プラグの重要な役割を果たしていることが明らかとなった。加えて、サブプリニ―式噴火のスコリア（伊豆大島1986Bスコリア）の石基メルト組成と、減圧結晶作用の熱力学シミュレーション結果との比較から、およそ600mより浅部でマグマ破砕がおこっていることを示唆する結果が得られた。このように、3か年の研究計画の初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 |
苦鉄質マグマの噴火ダイナミクスに及ぼす減圧結晶作用の全貌を把握するためには，より多様な様式の噴火事例について，スコリアの石基組織解析を行う必要がある。そこで今後，調査対象とする噴火事例を増やしていく。具体的には，富士山1707年プリニ―式噴火，伊豆大島1777年サブプリニ―式噴火，霧島御鉢火山1235年サブプリニ―式噴火や富士山のストロンボリ式噴火のスコリア，そして溶岩流を追加する予定である。
また，初年度に引き続き，石基組織の画像解析技術の開発も進めていく。具体的には，電子顕微鏡を用いて取得した元素濃度マップを利用し，鉱物の化学組成頻度分布データを得る手法の実用化に取り組む。この技術が実用化できれば，火道上昇するマグマの結晶量と深度の関係を明らかにする目的に一歩近づくと期待できる。
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