• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実績報告書

マグマ生成から噴火へーメルト包有物からの新展開

研究課題

研究課題/領域番号 20H02011
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

羽生 毅  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), グループリーダー (50359197)

研究分担者 清水 健二  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (30420491)
金子 克哉  神戸大学, 理学研究科, 教授 (40335229)
木元 克典  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), グループリーダー代理 (40359162)
山本 順司  九州大学, 理学研究院, 教授 (60378536)
石塚 治  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 首席研究員 (90356444)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードメルト包有物 / 揮発性成分 / マグマ / 火山
研究実績の概要

本研究の目的は、火山岩試料の斑晶鉱物に含まれるメルト包有物の揮発性成分と固体元素の組成を測定することにより、マグマ生成から噴火に至る過程における揮発性成分の挙動を調べることである。そのために、島弧火山や海洋島火山の火山岩を対象として、研究に適した斑晶鉱物を含む岩石試料を選別した。試料としては海洋島玄武岩の試料としてセントヘレナ島、島弧火山の試料として鬼界カルデラのものを使用した。これらについて、ハンドピックした鉱物試料を樹脂に埋めて両面研磨したところ、セントヘレナ島のすべての試料と鬼界カルデラの一部の試料ではメルト包有物内に微小結晶が成長し不均質になっていることが分かった。そこで、加熱ステージを用いた溶融、再冷却実験を行いメルト包有物の均質化を行った。しかし、この実験過程で鉱物が酸化してしまう問題が頻発した。この問題を解決するために還元剤を試料と一緒に加熱するなどの技術改良を行い、安定的に実験を行えるようになった。分析試料についてはレーザーラマン分光分析を行い、メルト包有物の気泡部分に含まれる二酸化炭素の定量測定を行った。セントヘレナ島の試料では気泡が発達している試料が多く存在し、二酸化炭素濃度には幅があるものの比較的高い濃度で含まれていた。このことは、マグマ中の二酸化炭素濃度が高かったことに加えて、鉱物の結晶化がマグマだまりの比較的深いところで起こっていたことを示す。計画初年度に論文として発表したライババエ島の海洋島玄武岩のデータと比較すると同じ範囲の二酸化炭素濃度を示し、海洋島玄武岩のマグマ源に地球表層からスラブの沈み込みにより持ち込まれた二酸化炭素が含まれていることが示唆された。鬼界カルデラのメルト包有物については試料準備が完了したので、繰り越し承認された令和4年度まで継続して分析を行った。

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

昨年度より繰り越した計画項目に関して、おおむね計画どおりに実施することができた。加熱ステージを用いたメルト包有物の均質化実験において、当初はルーティーン的に行うことができると考えていたが、高温に加熱した際に試料が酸化してしまうという予期していない問題が生じた。これについて試行錯誤的に対策を試し、還元剤を用いることにより酸化を防げることを見出すまでに数か月の時間がかかってしまった。しかし、その後は失敗なく順調に均質化実験を行うことができるようになり、作業は計画していたところまで挽回できた。その他、試料の研磨作業や試料均質化後のレーザーラマン分光分析などは順調に進めることができ、研究遂行に必要なデータを得ることができた。

今後の研究の推進方策

メルト包有物の化学分析については、レーザーラマン分光分析が終わったものから二次イオン質量分析やレーザーアブレーションICP-MS分析などによる測定を研究分担者と連携して進めていく。この際に、試料の再研磨などの作業に時間と手間がかかりボトルネックになる可能性があるが、雇用した臨時研究補助員を用いて作業の迅速化を図る。当初は野外調査による新たな試料採取も計画していたが、既存試料のみでも科学的成果が上がることが期待できるので、効率化を重視して既存試料の分析に集中する。また、鉱物中のメルト包有物の分析に付随して鉱物を含む火山砕屑物の分析を行い、それらの組成を比較することでマグマの由来やマグマだまり内での結晶分別の効果を評価することができることが分かったため、後者の分析も合わせて行う。また、これらの分析と並行して、得られたデータの解釈のために既存データのコンパイルも進める。各火山に関するメルト包有物の化学組成データが得られたところから研究分担者とデータの解釈等の議論を行い、学会発表や論文投稿により順次成果を公表していく。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 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] Variety of the drift pumice clasts from the 2021 Fukutoku‐Oka‐no‐Ba eruption, Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Kenta、Tamura Yoshihiko、Sato Tomoki、Hanyu Takeshi、Usui Yoichi、Chang Qing、Ono Shigeaki
    • 雑誌名

      Island Arc

      巻: 31 ページ: -

    • DOI

      10.1111/iar.12441

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental variable effects on laser heating of inclusions during Raman spectroscopic analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Yuuki、Yoshida Kenta、Yoneda Akira、Torimoto Junji、Yamamoto Junji
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 559 ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.chemgeo.2020.119928

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature dependence of a Raman CO2 densimeter from 23°C to 200°C and 7.2 to 248.7 MPa: Evaluation of density underestimation by laser heating2021

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara Yuuki、Kawano Tetsuma、Takahata Kohei、Torimoto Junji、Yamamoto Junji
    • 雑誌名

      Journal of Raman Spectroscopy

      巻: 52 ページ: 1744~1757

    • DOI

      10.1002/jrs.6188

    • 査読あり
  • [学会発表] マントル由来の火山岩から見る揮発性元素のマントル循環2021

    • 著者名/発表者名
      羽生 毅
    • 学会等名
      日本地球化学会年会2021
    • 招待講演
  • [学会発表] 鬼界カルデラ火山のマグマ変化-ちきゅうSCORE試料より2021

    • 著者名/発表者名
      羽生毅・常青・金子克哉・鈴木桂子・中岡礼奈・清杉孝司・山本由弦・松野哲男・島伸和・巽好幸
    • 学会等名
      日本火山学会秋季大会2021
  • [学会発表] カルデラ噴火マグマ組成バリエーションの理解のための鬼界カルデラ噴出物データベースの構築2021

    • 著者名/発表者名
      原口 悟、上木 賢太、吉田 健太、桑谷 立、浜田 盛久、マッキントシュ アイオナ、宮崎 隆、 羽生 毅
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [学会発表] Hydrogen isotope of the mantle source in Pitcairn Island2021

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ozawa, Akira Ishikawa, Takeshi Hanyu, Kenji Shimizu, Takayuki Ushikubo, Morihisa Hamada, Hikaru Iwamori
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会(国際セクション)
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi