珪酸塩鉱物のメルトへの溶解機構-水の役割と火山噴火モデルへの応用

硅酸盐矿物溶解到熔体中的机制 - 水的作用及其在火山喷发模型中的应用

• 批准号: 08740411
• 负责人: 中村 美千彦
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08740411/
• 关键词: 斜長石; 部分溶解; 固溶体; カイネティクス; マグマ混合; 雲仙普賢岳; 火山噴火; 反応速度

主要造岩鉱物の大部分は固溶体を形成し、より高温成分に富む固溶体組成と平衡にあるような非平衡メルトに対して部分溶解するが、その機構はよくわかっていなかった。今回研究代表者はAn値60の斜長石結晶を用いて圧力200MPa,温度1050-1150℃における部分溶解実験を行った。その結果、実験産物の組織の解析から、斜長石結晶は反応前線において一度調和的に非平衡メルトへ溶解したのち、より高An値を持つ斜長石が再結晶するという“dissolution and recrystallization"機構によって部分溶解が進行することがわかった。過去に1気圧下の実験(Tsuchiyama 1985)で得られた結論では、この反応は斜長石種結晶内のNaSi-CaAl相互拡散を経て、これが律速過程であるとされていたが、本実験結果はこのモデルを支持せず、律速過程は斜長石が調和的に溶解する表面反応であることが示唆された。さらに“dusty zone"の前進速度は1150℃において約1.0〜2.5×10^<-8>m/s、1150℃において約3.9〜8.8×10^<-10>m/sと求まった。この結果は、無水1気圧下の反応速度より3〜4桁速い。これは、反応経路が斜長石固溶体内の元素拡散という非常に遅い過程を経ていないこと、水の存在によってメルト内の元素拡散、斜長石の調和溶解や再結晶の表面反応のいずれもが飛躍的に高速になったことによると考えられる。また、このような部分溶解反応によって、天然の火山岩中に産する斜長石斑晶にしばしば観察される部分溶解組織(“dusty zone"、“sieve texture"等と記載される)を非常によく再現できた。応用例として、雲仙普賢岳平成噴火の噴出物中に含まれる斜長石斑晶のsieve textureの幅に本実験結果を適用すると、高温マグマが低温マグマのマグマ溜りに注入されてから噴火にいたるまでの時間は数か月から数年と見積られ、マグマ混合が噴火の引き金になっていることが示唆された。

The の bulk of main rock forming 鉱 は solid solution を し, よ り high temperature component に rich む balance of solid solution と に あ る よ う な non-equilibrium メ ル ト に し seaborne て partly dissolved す る が, そ の institutions は よ く わ か っ て い な か っ た. In this study, the representative product is a 60 ° C plagioclase crystal, which was subjected to を て て pressure of 200MPa and a temperature of 1050-1150 ° C for における partial dissolution laboratory を and った. Product そ の results, be 験 の organization の parsing か ら, plagioclase crystallization は the main front 応 に お い て once harmonic に non-equilibrium メ ル ト へ dissolved し た の ち, よ り high on An numerical を hold つ plagioclase が recrystallization す る と い う "dissolution and The "recrystallization" mechanism partially dissolves が for する する とがわ った った った った った. In the past, に1 Tsuchiyama 1985) で ら れ た conclusion で は, こ の anti 応 は plagioclase kind of crystallization in の NaSi - CaAl mutual company, scattered を 経 て, こ れ が law speed process で あ る と さ れ て い た が, this be 験 results は こ の モ デ ル を support せ ず, law of speed process は に dissolution of plagioclase が harmonic す る surface anti 応 で あ る こ と が in stopping さ れ た. さ ら に "dusty zone" は の forward speed 1150 ℃ に お い て is about 1.0 ~ 2.5 * 10 ^ < - > 8 m/s, and 1150 ℃ に お い て is about 3.9 ~ 8.8 * 10 ^ < - > 10 m/s と o ま っ た. The <s:1> result of, the <s:1> inverse 応 velocity under 1 air pressure without water よ 応 velocity 3 to 4 応. こ れ は, anti 応 経 road が plagioclase の elements within the solid solution company, scattered と い う very に 遅 い process を 経 て い な い こ と exist, water の に よ っ て メ ル ト の elements within the company, and plagioclase の harmonic recrystallization dissolution や の surface anti 応 の い ず れ も が leap に high-speed に な っ た こ と に よ る と exam え ら れ る. ま た, こ の よ う な partly dissolved the 応 に よ っ て, natural に の volcanic rocks of す る figured out に oblique し ば し ば 観 examine さ れ る partly dissolved group (" dusty zone ", "sieve texture" と records such as さ れ る) を very に よ く reappearance で き た. Youdaoplaceholder0 use cases と と て て, the ejecta of the Heisei flamethracite from Yunsen Pukenji に contains まれる plagioclase phenocrytic particle sieve Texture の に picture this be 験 results を applicable す る と, high-temperature マ グ マ が cryogenic マ グ マ の マ グ マ sneak り に injection さ れ て か ら fire-breathing に い た る ま で の time は number か month か ら years と see product ら れ, マ グ マ mixed が fire-breathing の lead き gold に な っ て い る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

中村美千彦: "1991〜93年雲仙火山噴火におけるマグマ混合の時間スケール:継続的に供結されるマグマと高結晶度マグマの混合モデル" 地質学論集. 46. 127-138 (1996)

Michihiko Nakamura：“1991-93 年云仙火山喷发期间岩浆混合的时间尺度：连续连接的岩浆和高度结晶岩浆的混合模型”地质杂志 46. 127-138 (1996)。

中村美千彦,嶋北俊一: "マグマ混合はいかにして起こったか" 月刊地球. 号外15. 52-57 (1996)

中村道彦 (Michihiko Nakamura)、岛北俊一 (Shunichi Shimakita)：“岩浆混合是如何发生的？”月刊 Extra 15. 52-57 (1996)

M.Nakamura & S.Shimakita: "Partial dissolution kinetics of plagiockse:Implication for Magma Mixing time Scale and Origin of Melt Inclusion" EOS. 46. 841 (1996)

中村先生