ナノ結晶が噴火ダイナミクスとマグマ物性に与える影響

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火山噴出物中のナノ結晶は噴火様式に影響を与える可能性がある。しかし、その晶出条件や晶出メカニズムは明らかになっていない。そこで当該年度では、火山噴出物中のナノ結晶とその周囲のガラスの構造の分布を明らかにすることを目的に、天然の火山噴出物の記載的な研究を行った。富士山の宝永噴火のスコリア31粒子、三宅島の新鼻新山のスコリア6粒子、阿蘇山の2014年噴火のスコリア3粒子の合計41粒子を対象にし、光学顕微鏡および電界放出型走査型電子顕微鏡（FE-SEM）を用いて薄片観察を詳細に行った。さらにFE-SEM観察を行った上でラマン分光分析を行った。FE-SEM観察の結果、斜長石周囲で、斜長石よりも重い元素でできているナノ結晶（もしくはアモルファス）が晶出することがわかった。それらのナノ結晶の分布には二種類あり、斜長石の周囲に直接晶出する場合と、斜長石の周囲に析出したメルトもしくは比較的大きい結晶の周囲にナノ結晶が晶出する場合があることがわかった。そしてラマン分光分析の結果、斜長石の周囲にできる比較的大きい結晶は、磁鉄鉱、輝石、かんらん石の三種類の可能性があり、またFE-SEM観察でナノ結晶が晶出しているようにみえる領域は、ガラスのみの場合とナノ結晶を含む場合の二種類がある可能性があることがわかった。また斜長石から離れるほど、完全なガラスを示す傾向があることがわかった。先行研究では玄武岩質マグマの溶岩中においては冷却によって長石の周囲でメルトの相分離が起こることが示されていたが、本研究ではさらに結晶化が起こる可能性が示された。本成果はナノ結晶の晶出メカニズムに関して制約を与える上で重要な成果である。