2014 Fiscal Year Research-status Report
高結晶量熔岩の流動則に及ぼす浮遊結晶の影響の実験的検討
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25800293
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
石橋 秀巳 静岡大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (70456854)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | マグマ / 結晶 / レオロジー / 火山噴火 / テクスチャー / 富士山 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度，およそ60vol.%の流紋岩質ガラスと40vol.%のマイクロライトから形成される，香川県五色台に産するサヌカイト溶岩について高温一軸圧縮実験を行い，そのレオロジーに及ぼす浮遊結晶の影響について定量的に検討した．この研究を発展させるうえで，更に高結晶量の溶岩の変形実験を行う必要があるが，そのためには完晶質岩の融解による結晶量の制御を必要とする．そこで本年度は，より高結晶量の溶岩の変形実験に適した実験試料を準備するため，実験用電気炉の導入・立ち上げと，これを用いたほぼ完晶質の溶岩およびかんらん岩の融解による岩石組織制御実験を行った．
今回，富士山宝永噴火スコリア，青木ヶ原溶岩，雲仙平成溶岩について，1気圧の条件下で融解実験を行い，その組織的特徴を観察した。融解実験は以下のように行った。溶岩試料は2㎝角のサイコロ状に切断し，これをアルミナるつぼ内に置いて，電気炉中で1150℃で5時間加熱した。その後，高温を維持したまま，アルミナるつぼごと電気炉から溶岩試料を取りだし，空冷による急冷を行った．
富士山宝永噴火スコリア実験試料は，内部の気泡が不均質に膨張し，るつぼの中でカップケーキ状に変形してしまった。これは，スコリア中に外部とつながっていない気泡を多く含まれるためと考えられ，変形実験の初期試料には適していないことがわかった。富士山青木ヶ原溶岩実験試料では，初期のサイコロ状を保ったままであったが，石基鉱物はほぼ溶解していた。一方で，斑晶鉱物には大きな変化はみられず，気泡が少ないことを除くと，同噴火で形成した長尾山火砕丘のスコリア試料とよく似た組織を示した。雲仙平成溶岩は初期のサイコロ状を保ったまま，石基鉱物はほぼ溶解してvitrophyre状になった一方で，斑晶鉱物には大きな変化はみられなかった。したがって，これら2溶岩は変形実験の初期試料に適していることがわかった。
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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
年度はじめに予定していた、(1)実験装置の導入と立ち上げ、(2)変形実験に適した溶岩試料の選定、(3)溶融実験によるテクスチャー変化の制御法の確率のうち、前２項目については完了した。また、第３項目についても概ね見通しが立ったため、研究はおおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究により，玄武岩の溶融・急冷が可能な電気炉を使用可能となり，更に，変形実験の初期試料として適用できそうな天然溶岩の特徴がわかった。
今後，まずは青木ヶ原溶岩もしくはこれに準ずる溶岩を試料として，加熱温度・時間に対する溶融組織の変化を調べ，溶融組織の制御法の確率を目指す。そして，高結晶量熔岩の変形実験に適した組織・結晶量を有する溶岩試料を作成し，これを用いて結晶量40～60vol.%における斜長石を含む溶岩の流動特性を明らかにする。特に，この結晶量範囲の条件下でおこる液体的ふるまいから固体的ふるまいへのレオロジー遷移のおこる条件について詳細に検討する。
一方で，本年度で行った青木ヶ原溶岩の溶融実験では，石基鉱物が完全に溶融しているにもかかわらず，溶岩試料そのものは変形流動しないという現象がみられた。これは，30vol.%程度含まれる斑晶鉱物によって降伏応力が発生し，これによって溶岩の自重を支えたためと考えられ，溶岩流の流動停止条件を考えるうえで非常に興味深い結果である。そこで今後，加熱温度・時間をコントロールして結晶量を変化させ，「どの程度結晶が少なくなったときに流動がおこるか」について検討するための実験を行いたい。これは，マグマのレオロジー的性質だけでなく，溶岩流の流動停止メカニズムを理解するうえでも重要な点であると考える。
以上の実験を行い，その結果について学会発表および論文による公表を行うことを目指す。
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[Journal Article] Holocene geohazard events on the southern Izu Peninsula, central Japan2015
Author(s)
Kitamura, A., Ohashi, Y., Ishibashi, H., Miyairi, Y., Yokoyama, Y., Ikuta, R., Ito, Y., Ikeda, M., Shimano, T.
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Journal Title
Quaternary International
Volume: 未定
Pages: 未定
Peer Reviewed
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