黒曜石を焼いて観る～発泡組織の違いは噴火過程の何を反映するのか?～

燃烧和观察黑曜石——泡沫结构的差异在喷发过程中反映出什么？

• 批准号: 17H00319
• 负责人: 佐野 恭平
• 金额: $ 0.35万
• 依托单位: 遠軽町役場 白滝ジオパーク
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H00319/
• 关键词: 黒曜石; 溶岩内部構造; 発泡実験

高粘性マグマ噴火によって形成される黒曜石は、その大部分(>98 vol%)がガラスで構成され、～0.5w.%程度のH_2Oを含むという特徴を持つ。黒曜石は高温で加熱することで多孔質物質(パーライト)に変化することが知られている。黒曜石の加熱実験については、和田ほか(2016JpGU)が、異なる産地の黒曜石溶岩試料について, 含水量と発泡開始温度が負の相関を持つことを報告した。しかしながら、一枚の溶岩から採取した試料の発泡組織や形態の多様性と、溶岩の構造との関係については明らかにされていなかった。本研究では、北海道遠軽町白滝地域で220万年前に噴出した十勝石沢溶岩および幌加湧別溶岩の黒曜石試料を対象に加熱実験を行い、パーライトの組織、形態及び発泡開始温度と溶岩構造との関係を調べた。十勝石沢溶岩および幌加湧別溶岩では、溶岩下部に厚さ7m程度の黒曜石帯、その上部に数10～100m程度の流紋岩帯を観察することができる。本研究では黒曜石帯の下部から上部に向かって2m間隔で試料を採取し、実験を行った。加熱実験は以下の手順で行った。はじめに黒曜石試料を一辺が10mmの立方体に成形した。成形した黒曜石はNabertherm社製マッフル炉(L1/12型)を使用し、十勝石沢溶岩の試料については800～1000℃、幌加湯別溶岩の試料については950～1150℃の温度で30分間加熱した。実験の結果、幌加湧別溶岩では溶岩下部の試料は1000℃で発泡組織が確認できるのに対し、溶岩上部に向かって発泡開始温度が増大し、黒曜石帯最上部の試料では1100℃で発泡することが明らかとなった。一方で、十勝石沢溶岩の試料では溶岩下部から上部にかけての発泡開始温度の違いは見られなかったが、溶岩上部ほど試料の変形が進行し、幅3mm程度のクラックが発達する傾向が確認できた。幌加湧別溶岩の発泡組織の発泡度、気泡サイズ及び単位面責あたりの気泡数(気泡数密度)を計測した。その結果、発泡度は25～93%、平均的な長さが0.5～3.1mm、数密度が0.2～2.8/mm^2の範囲であったが、溶岩の内部構造と発泡組織との間に相関関係は認められなかった。以上より、黒曜石溶岩中の内部構造とパーライトの発泡開始温度及びパーライトの形態には相関が認められ、これらは黒曜石溶岩中の含水量分布と結晶組織の違いを反映していると考えられる。

由高粘性岩浆喷发形成的黑曜石的特征是大部分（> 98 vol％）的玻璃，含有约0.5w。％H_2O。当在高温下加热时，黑曜石被称为多孔材料（珍珠岩）。关于黑曜石的加热实验，Wada等。 （2016JPGU）报道说，来自不同来源的黑曜石熔岩样品对水含量和泡沫的开始温度有负相关。然而，尚未阐明从一块熔岩收集的泡沫组织多样性与样品的形态与熔岩结构之间的关系。在这项研究中，我们对Tokachi Ishizawa和Horoka Yubetsu熔岩的黑曜石样品进行了加热实验，这些熔岩在北海州Engaru Town的Shirataki地区爆发了220万年前，以研究perlite的组织，形态和泡沫的温度和泡沫结构结构。在Tokachi Ishizawa和Horoka Yubetsu熔岩中，在熔岩下方可以观察到厚度约为7m的黑曜石皮带，在熔岩上方可以观察到厚度约为10至100m的流纹岩带。在这项研究中，以2M的间隔从黑曜石带的底部到顶部收集样品，并进行了实验。加热实验如下进行。首先，将黑曜石样品模制成10毫米侧的立方体。在由Nabertherm制造的炉子炉（L1/12型）中使用了模制的黑曜石，并在800-1000°C的温度下加热了Tokachi Ishizawa熔岩的样品，并在温度为950-1150°C的温度下加热Horokahot Lava的样品。实验表明，在Horokayubetsu熔岩中，在熔岩下方的样品下在1000°C的1000°C下确认了泡沫组织，而泡沫温度则朝着熔岩的顶部升高，在1100°C下的黑曜石带泡沫的顶部样品。另一方面，在Tokachi Ishizawa熔岩样品中，泡沫从熔岩的下部到上部开始的温度没有差异，但已确认样品的变形朝向熔岩的上部，开发了约3mm宽的裂缝。测量了Horokayubetsu熔岩的泡沫结构的每单位表面抗性（气泡数量密度）的泡沫度，气泡尺寸和数量。结果，泡沫程度为25-93％，平均长度为0.5-3.1 mm，数量密度为0.2-2.8/mm^2，但在熔岩的内部结构与泡沫结构之间没有相关性。从上面可以观察到黑曜石熔岩中的内部结构，珍珠岩的泡沫温度和珍珠岩的形态之间的相关性，并且人们认为这些相关反映了黑曜石熔岩中水含量分布和晶体结构的差异。

项目成果

黒曜石を焼いて観る～黒曜石発泡組織と溶岩構造の関係～

燃烧和观察黑曜石～黑曜石泡沫结构与熔岩结构的关系～

• 发表时间: 2018
• 作者: 佐野恭平;和田恵治
• 通讯作者: 和田恵治