Experimental study of water solubility in andesitic magmas

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マグマにどのくらいの水が溶け込めるのか（溶解度）についての実験データが玄武岩や流紋岩といった極端な組成のマグマに偏っており、中間的な組成である安山岩マグマの実験データがほとんどないことに問題意識を持ち、そのデータギャップを埋めるべくこの研究を始めた。マグマへの水の溶解度はマグマの浮力や過剰圧といった噴火事象に直接関わる過程を考える上で必須のパラメータである。本邦のようなプレート沈み込み帯の火山弧では安山岩組成のマグマが大量に噴出しており、この研究を行う社会的意義は大きいと考えた。前年度までの溶解度実験では、箱根火山本小松溶岩（産総研標準物質JA1）の組成を持つ安山岩マグマへの水の溶解度は同じ圧力温度条件の流紋岩マグマに対して10~20%（相対）程度大きいこと、この安山岩マグマ中の水の溶解種間平衡は同じ圧力温度条件の流紋岩マグマと測定誤差の範囲内で一致すること、が明らかになった。令和4年度は、同様の実験を組成の異なる安山岩マグマへ拡張するタスクに着手した。これまでに阿蘇火山玉来川溶岩の組成を持つ安山岩マグマについて実験を行い、この安山岩マグマへの水の溶解度ならびに水の溶解種間平衡が、同じ圧力温度条件の箱根火山安山岩マグマと測定誤差の範囲内で一致することを見出した。これら2種類の安山岩マグマのあいだで水以外で最も含有量変化が大きい成分はカリウムであり、阿蘇火山安山岩マグマは箱根火山安山岩マグマの5倍のカリウム成分を含む。この変化は、典型的なプレート沈み込み帯火山弧である日本列島に産出する安山岩のカリウム成分含有量レンジをカバーしており、今回の実験結果はプレート沈み込み帯火山弧の安山岩マグマへの水の溶解現象を代表しているとみなせるだろう。