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結晶を含んだメルトの粘性に関する実験的研究

含晶体熔体粘度的实验研究

基本信息

批准号：
13874063
负责人：
佐藤博明
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

この研究では、結晶を含むマグマの粘性係数の測定をおこない、粘性係数と結晶度、結晶組織、液組成との関係を定量的に把握することを目的とする。近年、富士火山等で噴火予測がおこなわれるようになり、溶岩流の計算機実験もより現実に近いものになりつつあるが、それに用いられる粘性係数については、経験的な式が用いられているものの、実測データは皆無に近かった。特に鉄を多く含む高温メルトの粘性係数測定は粒状のかんらん石をリキダス相として晶出するハワイソレアイトについてのもので(Shaw,1969;Ryerson et al.1988)、板状の斜長石が多く晶出する島弧玄武岩についての実験的研究は知られていない。今回は、富士火山1707年玄武岩を用いて、粘性係数測定と結晶組織の観察をおこなった。今回の測定は雰囲気制御した電気炉の上部に粘度計(東機産業、TV-10U型)を設置し、そこからステンレス棒、セラミック棒を接続して白金ルツボの高温玄武岩質融液にひたし、回転トルクを測定することにより粘性係数を求めた。温度をステップ状に20℃ずつ降下させ、各温度で数時間以上保持した後に、粘性係数を測定し、そのセラミック棒の先端は引き上げ、埋め込んで顕微鏡観察、epma分析をおこなった。この条件での粘性係数の較正は、JIS標準液を用いておこない、先端の効果については、その高さを変化させて経験的に求めた。炉の雰囲気はCO2/H2=400/10の混合気体を流速約0.5cm/sで流し、ほぼNNOの条件で実験をおこなった。各温度での最初の測定セッションでは初め大きな粘性を示しその後指数関数的に粘性係数が減少するのが観察された。これは一見、チクソトロピー(歪速度により粘性係数が変化する現象)かと思われたが、文献を見ると回転式粘度計について特有の問題があるので、必ずしもそれに帰することはできないと判断し、できるだけ歪速度の小さい条件での値を採用することとした。富士1707玄武岩の粘性係数は1220℃で48Psecから1140℃で570Psecと、80℃で1桁以上の増加を示す。結晶は大半が薄板状の斜長石で、結晶度は0〜20%である。1160℃以上のデータで回帰式は、η=8.44^*exp(-11^*exp(4.054/T)(R=0.98)であった。これは液組成を一定にした場合のShaw(1972)を用いて計酸した場合よりも温度依存性がほぼ2倍であり、結晶の存在の効果が現れている。結晶作用により液組成が変化するが、各温度での液組成を測定してShawの式で計算するとリキダスの液よりも粘性が低く、これは斜長石の結晶作用により液にMg, Feが富みAlが乏しくなるためであり興味深い。今後、より低温での測定をおこない、2003年秋の学会で報告、論文投稿の予定である。

This study aims to determine the viscosity coefficient of crystalline materials and to quantify the relationship between crystalline structure and liquid composition. In recent years, Fuji volcano and other volcanic eruption prediction, lava flow computer simulation, now close to the middle of the middle of the middle. The determination of the viscosity coefficient of iron containing multi-phase high-temperature materials is based on the study of granular and crystalline phases (Shaw,1969;Ryerson et al. 1988) and plate-like plagioclase and multi-crystalline island-arc basalt. 1707 basalts from the Fuji volcano were examined for their viscosity coefficient and crystalline structure. The viscometer (TOKAI, TV-10U) in the upper part of the electric furnace for the measurement of high temperature basalt melt is set up to determine the viscosity coefficient of the molten basalt melt. The temperature is 20℃, the temperature is maintained for several times, the viscosity coefficient is measured, the tip of the rod is measured, the temperature is measured, and the microscope is observed. The viscosity coefficient of JIS standard solution is corrected according to these conditions. The viscosity coefficient of JIS standard solution is corrected according to JIS standard solution. The viscosity coefficient of JIS standard solution is corrected according to JIS standard solution. The viscosity coefficient of JIS standard solution is corrected according to JIS standard solution. The viscosity coefficient of JIS standard solution is corrected according to JIS standard solution. The flow rate of CO2/H2=400/10 mixture in furnace is about 0.5cm/s, and the flow rate of NNO is about 0.5cm/s The initial measurement of viscosity at each temperature indicates that the viscosity coefficient decreases. This paper discusses the special problems of the inverse viscometer in the literature. The viscosity coefficient of Fuji 1707 basalt increases from 1220℃ to 570Psec at 80℃. Crystallization is mostly thin plate plagioclase, crystallinity is 0 ~ 20%. Above 1160 ° C, η=8.44^*exp(-11^*exp(4.054/T)(R=0.98). Shaw(1972), for example, describes the temperature dependence of the liquid composition and the existence of crystals. Crystallization of solution composition change, temperature of solution composition determination, Shaw's formula calculation, the solution viscosity is low, the crystallization of plagioclase solution Mg, Fe rich Al is deficient, the taste is deep In the future, the measurement of low temperature, the autumn of 2003, the Institute report, the paper submission and scheduled.