2020 Fiscal Year Research-status Report
火山噴出物中の鉄酸化鉱物の岩石組織解析に基づくマグマ-大気反応プロセスの解明
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19K14820
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
松本 恵子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究員 (10803926)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 噴火推移 / 新燃岳 / 石基結晶 / 酸化 / 色調 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
火山噴出物の岩石組織は，マグマの化学組成だけでなく，火道上昇中や地表付近に滞留中 に発生する，マグマの破砕・揮発性成分の発泡や脱ガス，それに伴う結晶化といった，物理化学的変化を反映した複雑な素過程により形成する．噴火のメカニズムを把握し，火山活動の評価をするためには，噴出物の各岩石組織が，どの素過程で生じたのかの個別理解が必要である．地表付近に上昇したマグマは，噴火の際に大気と接触し，酸素分圧の上昇が生じるはずである．しかし，これまで岩石組織に大気が及ぼす影響についてはほとんど報告例がない．本研究では，地表付近の低圧・高酸素分圧条件における岩石組織の形成条件を，天然試料と実験産物の相互比較から制約する．
2020年度は，天然試料の岩石組織解析に基づく成果を国際誌に掲載した．新燃岳2018年噴火で採取された火山灰を用い，二次鉱物の組み合わせ，石基結晶数密度や石基ガラスの化学組成分析から火山灰粒子を分類し，噴火イベントによってその構成比が変化することを示した．本質物質と判断した粒子については，石基の色調の違い（透明～不透明黒色）を生じた微細な結晶の晶出が，地表付近でのメルトからの脱水過程の違いによると結論付けた．また，非本質物質粒子群には，赤鉄鉱が晶出した赤色を呈する粒子があり，それは地表付近で酸化された2018年噴火のマグマであると推定した．これにより，火道浅部から地表付近の領域での複数のプロセスによる岩石組織を報告した．また，昨年実施した実験産物の岩石組織観察からは，実験雰囲気によらず，出発物質により石基鉱物の有無や数密度，試料全体や石基ガラスの色調が異なることがわかった．さらに，赤い色調は，石基中の直径1～２μmの微粒子に由来し，その赤色微粒子の試料全体に対する分布域は加熱時間が増加するにつれて増加し，その結果試料全体が赤色に見えたことを明らかにした．
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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
天然試料については，新燃岳2018年噴火火山灰を対象に岩石組織の分類から噴火多様性を生むメカニズムを考察した．鉱物の同定から，赤色酸化火山灰粒子が地表付近の条件下で形成したと推定し，噴火推移と対応付けることで生成時間に制約を与えた．結果は国際誌に掲載されるなど，順調に進展している．加熱実験については，申請時点での予想以上に鉱物相や形状が多様な岩石組織が見られたことから，天然試料との比較のために今後実験方法を工夫する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
実験で生成した酸化組織の種類や形状が予想よりも多様で，天然試料との比較には，対象を絞る必要があることが分かった．天然試料の観察により，石基中の輝石と磁鉄鉱に晶出した鉄酸化物微粒子が酸化に特徴的な赤色の原因であることを特定したため，東北大学のその場加熱観察FE-SEMを使用してこの組織の再現実験を実施し，形成条件や時間の制約を試みる．また，新燃岳の赤色火山灰の火山学的な形成メカニズムを明らかにするため，噴火警戒レベルの下がった新燃岳の火口近傍調査を実施する．これにより，地表付近での噴出物酸化プロセスを，物質科学的・地質学的な両方の側面から制約する．
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| Causes of Carryover |
COVID-19の拡大により学会開催が中止となったり国内出張や海外渡航が不可能となったため，成果発表旅費や海外旅費を使用しなかった．未使用分は，今年度の研究打ち合わせ等のため国内出張費や，実験消耗品の購入に充当する．
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