マグマのダイナミックス

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本年度はマグマのダイナミックスについての2つの測面、つまり、上部マントルにおけるマグマの安定性と移動度との関係、マントルの化学的不均質さとその時間変化、マグマ溜りにおける流体力学的振舞の実験的研究に重点を置いた。上部マントルにおける粒間マグマの安定形は主に界面エネルギーによって決まるが、多結晶体が流動変形している場合には変形と安定形にもどろうとするプロセスが競合する。実験的にこの競合関係を調べ粒間マグマが変形につれて引き伸ばされる条件を示した。マグマ中のincompatible element の比や同位体比は大体マグマを発生させたマントルの比に等しい。そこでこの関係を用いて島弧下マントルとマグマの化学的進化を研究した。その結果、東北日本では15Ma以降、次第に沈み込んだ海洋地殻起源の成分が【H_2】Oとともに運び込まれ、マグマ組成を変化させていることがわかった。一方、Compatible elements では、高温・高圧下で分配係数を決定し、それを用いてマグマからマントルの組成を決定するという研究手法をとった。この結果、大西洋中央海れい沿いに地球規模のFe/Mg変動が実証された。マグマ溜りではさまざまな流体力学的現象が行なわれている。マグマの噴火、マグマの分化・混合にとってこのプロセスは本質的である。そこで、いろいろな密度と粘性率をもつ2層の密度成層を作り、これを強制対流することにより、その破壊プロセスを実験的に研究した。この結果、密度比と、粘性比により、いくつかのパターンに分類されることがわかった。さらに、マグマ溜りからマグマが上昇してゆく過程で有効にデイサイト質と玄武岩質マグマが混合することがわかった。