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2016 年度 実績報告書

珪長質火山活動の開始とその噴火様式の支配条件の解明:高結晶度マグマの流動・固化

研究課題

研究課題/領域番号 15H03714
研究機関東北大学

研究代表者

奥村 聡  東北大学, 理学研究科, 助教 (40532213)

研究分担者 小園 誠史  東北大学, 理学研究科, 准教授 (40506747)
栗谷 豪  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (80397900)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード高結晶度マグマ / 爆発的噴火 / マグマレオロジー / 脱ガス / 発表
研究実績の概要

本研究は高結晶度マグマ中の気泡形成と脱ガス過程,そしてそれらのマグマレオロジーに対する効果を明らかにすることで,珪長質火山活動の爆発性を支配する要因を明らかにすることを目的としている.そのために,高結晶度マグマ中での気泡形成を実験的に再現し,また気泡を含むマグマのレオロジーを定量化することを目指す.本年度は,昨年度導入,確立した水熱合成自動減圧装置を用いた減圧実験を進めた.この実験では,結晶を50~70体積%含む流紋岩マグマを800℃,100MPaの条件で保持し,この条件から8~320MPa/hの速度で20MPaまで減圧した.実験後に回収した試料の気泡・結晶組織を,X線CTおよびSEMで観察した.その結果,結晶フレームワークに膨張を抑制された気泡が,結晶フレームワークとの相互作用の結果,不均質に膨張,移動し気泡チャネルを形成することが分かった.また,減圧率が高い場合には大きな過剰圧力が発生し,結晶フレームワークが壊れることも分かった.さらに,気泡チャネルごとのスペーシング幅は,減圧速度に依存することも明らかになった.この減圧速度と気泡チャネルの関係を利用し,高結晶度マグマからの脱ガス速度を見積もるモデルを構築した.これらの成果を,国際誌へ発表準備中である.さらに結晶と気泡を含む天然岩石を出発物質として,800℃,100MPa条件での結晶・気泡を含むマグマの粘性測定を行った.この成果を国際誌へ発表した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

予定通り水熱合成自動減圧装置および変形実験装置を作成,導入することができた.それらを用いた実験も順調に進んでいる.当初の予想通り,減圧に伴いマグマ中で気泡が分離し,マグマレオロジーや脱ガス効率に変化を引き起こすことが分かってきた.以上から,本研究はおおむね順調に進展していると言える.

今後の研究の推進方策

実験装置の作成,実際の実験はほぼ終了している.今後は得られた実験データを整理し,国際誌等で発表すること,必要な追加実験を行うこととなる.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Rheology of crystal-bearing natural magmas: Torsional deformation experiments at 800degC and 100 MPa2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okumura, Alexandra Kushnir, Caroline Martel, Remi Champallier, Quentin Thibault, Shingo Takeuchi
    • 雑誌名

      Journal Volcanology and Geothermal Research

      巻: 328 ページ: 237-246

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tracking bubble evolution inside a silicic dike2016

    • 著者名/発表者名
      Antonio M. Alvarez-Valero, Satoshi Okumura, Fabio Arzilli, Javier Borrajo, Clemente Recio, Masao Ban, Juan C. Gonzalo, Jose M. Benitez, Madison Douglas, Osamu Sasaki, Piedad Franco, Juan Gomez-Barreiro, Asuncion Carnicero
    • 雑誌名

      Lithos

      巻: 262 ページ: 668-676

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 繰り返し圧縮実験によるストロンボリ玄武岩質火山灰のレオロジー探究2016

    • 著者名/発表者名
      黒川愛香・三輪学央・奥村聡・上杉健太郎
    • 学会等名
      日本火山学会2016年度秋季大会
    • 発表場所
      富士吉田
    • 年月日
      2016-10-12 – 2016-10-16
  • [学会発表] Rheological lock-up of silicic magmas: Reevaluation based on laboratory experiments2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Okumura
    • 学会等名
      巨大地震と火山活動第3回研究会(地震研究所特定共同研究B)
    • 発表場所
      蔵王
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-21
  • [学会発表] Laboratory Simulation of Shear Deformation and Outgassing of Silicic Magmas2016

    • 著者名/発表者名
      Okumura, S., M. Nakamura, and K. Uesugi
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference 2016
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 奥村聡・小園誠史・小屋口剛博・長井雅史2016

    • 著者名/発表者名
      奥村聡・小園誠史・小屋口剛博・長井雅史
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会 2016年大会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2016-05-22 – 2016-05-26

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公開日: 2018-01-16  

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