| 研究分担者 |
吉田 武義 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80004505)
中村 美千彦 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70260528)
伊藤 高敏 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (00184664)
中嶋 悟 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80237255)
寅丸 敦志 九州大学, 大学院・理学研究院, 教授 (50202205)
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| 研究概要 |
マグマの駆動力となる発泡過程,噴火の爆発性を規定する脱ガス過程,火口浅部の圧力蓄積を律速する火道閉塞過程について,実験的,理論的な研究を進めた.本年度は,昨年度導入した実験装置を使ったマグマ特性の測定を行うとともに,マグマ発泡・移動に関する数値モデルを構築した.
発泡過程:高温顕微赤外分光法を用いて天然噴出物ガラスの水の減少速度をその場観測した結果,含水量が大きい場合には拡散過程で脱水し気泡成長が始まること,小さい場合にはOH<->H2Oの反応を考慮する必要があることが明らかとなった.噴出物から測定できる気泡数密度は,マグマの物性(界面張力や拡散係数)と減圧速度の関数として与えられることを示し,火道内の減圧速度の測定技術の開発を進めた.周辺岩体の弾性を考慮した気泡成長モデルを構築し,地震や測地観測で検知可能なマグマ圧力の時間変化を理論的に調べた.
脱ガス過程:火道内外への脱ガス過程の時間スケールを決める支配要因を明らかにするために,マグマ中のガスの通路がどのように形成されているのかを調べた.火山噴出物の浸透率を透気試験装置により測定した結果,発泡度だけでなく,気泡の連結度やサイズ分布が浸透率に大きく影響を与えていることがわかった.マグマ発泡と泡の連結過程をその場観察した結果,泡が小さいうちは合体成長が認められることがある一方,気泡がある程度成長した後からは泡が連結しないことがあることがわかった.
火道閉塞過程:火道出口の蓋の形成過程の要因として考えられるマグマの溶結過程の実験を行い,溶結度が初期含水量と正の相関があることを明らかにした.また,クラック状の狭い通路での高温高圧下にある熱水に溶解・析出過程を実験的に調べた.高温マグマによりダイクの形状がどのように変化するか数値計算を行い,ダイクの閉塞時間がマグマと周辺岩体の温度差とダイクの長さに依存することがわかった.
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