揮発性成分が地球深部のマグマの粘度に与える影響

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21684032
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 鈴木 昭夫 Tohoku University, 大学院・理学研究科, 准教授 (20281975)
• Keywords: マグマ / 水 / 高温高圧 / 放射光 / 物性

Research Abstract

マグマ中では珪素,アルミニウム,チタンなどが4つの酸素と結びついて四面体を作っており,この四面体のネットワークを基本構造としている.マグマは水や二酸化炭素などの揮発性成分が溶け込むことによって構造が変わると考えられている.この構造変化によって粘度や密度といった物性も変わると考えられているが,高圧高温下で揮発性成分が物性や構造にどの様な変化をもたらすかについてはよく分かっていない.また,一般にマグマは地球深部の高圧高温下で生成して地表へと噴出するが,条件によっては地球深部に留まって噴出しないものもある.このため,高圧高温下でマグマを調べることはマグマの生成と移動を考える上で重要である.同様に,地球以外の惑星・衛星についてもマグマの物性は火山活動に関する議論に役立つ.
今年度は茨城県つくば市にある高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所の放射光実験施設(フォトンファクトリー)において,大容量マルチアンビル型高圧発生装置MAX-IIIとX線イメージングシステムを使用してマグマ(珪酸塩メルト)の粘度測定などを行った.粘度はX線イメージングによる高圧高温下でのその場観察落球法で測定した.特に着目したのはチタンの影響で,月の高チタンマグマおよびチタンを含む珪酸塩メルトの粘度を5GPaまでの圧力下で測定した.その結果,メルト中でのチタンの配位数変化に対応して,粘度が変化することが明らかになった.

Research Products

• [Journal Article] Density of dry peridotite magma at high pressure using an X-ray absorption method (2010)
  • Author(s): Sakamaki, T., Ohtani E., Urakawa, S., Suzuki, A., Katayama, Y.
  • Journal Title: American Mineralogist 95 Pages: 144-147
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of hydrous peridotite magma density at high pressure using the X-ray absorption method (2009)
  • Author(s): Sakamaki, T., Ohtani E., Urakawa, S., Suzuki, A., Katayama, Y.
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters 287 Pages: 293-297
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Density and structure of basaltic magma under high pressure and high temperature (2009)
  • Author(s): Sakamaki, T., Ohtani E., Urakawa, S., Suzuki, A., Terasaki, H., Katayama, Y., Funakoshi, K.
  • Journal Title: Special Issue of the Review of High Pressure Science and Technology 19 Pages: 287-287
• [Journal Article] Viscosity minimum of lunar high-Ti magma at high pressure and high temperature (2009)
  • Author(s): Suzuki, A., Ohtani E., Nishida, K., Terasaki, H., Tateyama, R., Shiraishi, R., Kikegawa, T.
  • Journal Title: Special Issue of the Review of High Pressure Science and Technology 19 Pages: 377-377
• [Presentation] X線イメージング法による融体の研究とその地球・惑星内部への適用 (2010)
  • Author(s): 大谷栄治, 鈴木昭夫, 寺崎英紀, 白石令, 西田圭佑, 柴崎裕樹, 立山隆二, 久保友明, 加藤工, 下宿彰, 土井菜保子, 西原遊
  • Organizer: 第27回PFシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば市
  • Year and Date: 20100309-20100310
• [Presentation] K2TiSi4011メルトの粘度と構造の圧力変化 (2010)
  • Author(s): 鈴木昭夫, 大谷栄治, 西田圭佑, 柴崎裕樹, 立山隆二
  • Organizer: 第27回PFシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば市
  • Year and Date: 20100309-20100310
• [Presentation] Density and structure of basaltic magma at high pressure and high temperature (2010)
  • Author(s): Sakamaki T., Ohtani E., Urakawa S., Suzuki A., Terasaki H., Katayama Y., Funakoshi K.
  • Organizer: Global-Network symposium on Earth's Dynamics
  • Place of Presentation: Sendai, Japan
  • Year and Date: 20100302-20100304
• [Presentation] Viscosity minimum of basaltic magma at high pressure (2010)
  • Author(s): Suzuki A., Ohtani E., Ando R., Terasaki H., Sakamaki T., Funakoshi K.
  • Organizer: Global-Network symposium on Earth's Dynamics
  • Place of Presentation: Sendai, Japan
  • Year and Date: 2010-03-03
• [Presentation] 高圧力下でのX線イメージングによる地球惑星物質の研究 (2009)
  • Author(s): 鈴木昭夫
  • Organizer: 物構研シンポジウム'09
  • Place of Presentation: つくば市
  • Year and Date: 20091117-20091118
• [Presentation] Viscosity minimum of lunar high-Ti magma at high pressure and high temperature (2009)
  • Author(s): Suzuki, A., Ohtani E., Nishida, K., Terasaki, H., Tateyama, R., Shiraishi, R., Kikegawa, T.
  • Organizer: International Conference on High Pressure Science and Technology(Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50)
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 20090726-20090731
• [Presentation] Density and structure of basaltic magma under high pressure and high temperature (2009)
  • Author(s): Sakamaki, T., Ohtani E., Urakawa, S., Suzuki, A., Terasaki, H., Katayama, Y., Funakoshi, K.
  • Organizer: International Conference on High Pressure Science and Technology(Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50)
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 20090720-20090731