マグマだまりの固化過程と固化組織の因果関係

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 15K13591
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 隅田 育郎 金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (90334747)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: マグマだまり / 玄武岩質マグマ / 冷却 / 固化 / 部分溶融 / 結晶沈降 / 脱ガス

研究成果の概要

初期に熱対流が起きているマグマだまりが冷却、固化する過程、及び固化組織の因果関係を明らかにするために、部分溶融（固液が共存）状態が実現されるワックス水溶液を用いてモデル実験と解析を行った。実験の結果、部分溶融度が臨界値よりも大きくなると、冷却中に結晶を含むコールドプルームが剥離、沈降し、対流パターンが固化組織として保存されること、また固化フロントで顕著な過冷却が起きることが分かった。また結晶を含むマグマにおける脱ガス過程と空振励起の実験、解析を行った。その結果、マグマが含む結晶量が増えると、粘弾性により気泡の合体、破裂が促進され、気泡開口部において共鳴による空振が励起されることを示した。

自由記述の分野

固体地球惑星物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

固化したマグマだまりは深成岩、露頭として観察することができるが、その過程を直接見ることはできない。本研究で発見された現象は、従来の単純化された理論では殆ど取り入れられていない現象であり、理論への新しい課題を与えた。また実験では上部の冷たい熱境界層における粘性比が７桁以下になると結晶を含むコールドプルームが沈降することを示した。これは同様に冷却しているマントルにおいてプレートテクトニクスが機能する条件を実験的に調べる上での基礎となる。また実験に基づき空振波形を使って気泡体積、マグマのレオロジーが推定可能であることを阿蘇山のデータを使って示し、火山で観測されるデータへ応用する道筋を与えた。