マグマを囲む媒質の熱伝導率と熱拡散率

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1.マグマは,地殻内を上昇する過程で,周囲の岩石に熱を奪われて冷却される。この過程でマグマの固化,分化,発泡など,噴火発生の可能性や噴火の性質を支配する現象が進行する。そこで,マグマの状態と地殻中の熱伝導を,簡単なモデルで結び付けて,マグマの温度変化を数値実験により調べる手法を開発した。マグマの先端は,大きな熱を地殻に奪われて低温になるが,先端が地表に達した後も,マグマの運ぶ熱は地殻を暖め続ける。そのような熱過程を定量的に計算できるようになった。2.マグマは,マントル岩石中を浸透し移動する間に,周囲と熱的化学的に相互作用することにより,組成が変化する。多くの要素が複雑に絡み合うこの過程について,方程式と状態変数の関わりを整理してみた。その結果,一次元,定常,局所平衡の三つが実現した場合には,マグマの組成や温度に相対運動の影響の出る自由度のないことがわかった。流れが二次元になった場合などについて,その効果を具体的に見積りつつある。3.マグマの通路やマグマ溜まりを構成する岩石は,多孔性媒質としてふるまうと考えられ,その熱輸送の性質を明らかにすることは,マグマのダイナミックスを理解する上で基本的である。そこで,最も簡単な場合として,一次元の熱物質輸送を調べる実験装置を開発した。これは,多孔性媒質に対して,下面に温度変化を与えて,内部の温度変化を多点で測定し,熱輸送を調べる装置である。この実験装置を用いて,様々な多孔性媒質を組み合わせた実験により,多孔性媒質の熱輸送を,空隙率などの量の関数として体系化する研究が進行中である。