マグマ水蒸気爆発の発生機構に関する実験的研究

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マグマ水蒸気爆発の発生機構を解明するため、素過程と考えられる溶融玄武岩と水の接触反応について昨年から引き続き実験研究を行った。本年度は爆発の規模の測定とトリガー圧力パルスを懸けた場合の爆発について測定実験を行った。圧力トランスデューサ、およびトリガーパルス発生装置をアクリル容器の側面に取り付けた。また玄武岩の溶融を確実にするためレーザビームをレンズを用いて絞れるように装置に改良を加えた。トリガーパルスの強度は100〜200kPaと記録され、液滴が容器の底に落下したタイミングを見て容器壁をたたいた。トリガーパルスを懸けない場合、爆発の規模は、40kPa程度であり、30マイクロ秒程度の間隔をおいて爆発を繰り返した。一方、トリガーパルスを懸けると爆発の間隔が懸けない場合よりも不規則になった。その規模は100kPaに及ぶ時もあったが、多くはたかだか2倍止まりであり1MPaにおよぶような爆発は見られなかった。同時に記録した高速度ビデオイメージからもトリガーの効果があまり明瞭に現れなかった。玄武岩の場合、微細化は進んでおらず、微細な球形破片が少量見られるが、大部分は固体のアルミナやガラスが熱歪みで破壊したときに生成される形状にしたものであった。高速度ビデオイメージから膜沸騰が生じていること、微細な破片も生成されていることが明らかになっており、流体不安定と熱応力歪み破壊の複合過程がこの実験領域では作用していると推測される。より高圧力パルスをかける実験が必要であるが、天然の火山噴出物中に今回の実験の生成物と同様な形状のものが含まれ、天然と本研究の類似性に興味がもたれる。