珪酸塩メルトへの水の溶解度の圧力・温度依存性の実験的研究

硅酸盐熔体中水溶性压力和温度依赖性的实验研究

• 批准号: 08740417
• 负责人: 山下 茂
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Okayama University
• 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-08740417/
• 关键词: マグマ; 含水珪酸塩メルト; 溶融実験; 高温高圧; 内熱式ガス圧装置; 顕微赤外分光

この研究では流絞岩メルトと玄武岩メルトへの水の溶解度を溶融実験により決定し、特に噴火直前のマグマに相当する100MPa以下の圧力領域における珪酸塩メルトへの水の溶解度の圧力・温度依存性の基礎データを拡充することができた。実験の出発物質には無水の天然流紋岩ガラスと合成玄武岩ガラスを使用した。これらを脱イオン水とともにカプセルに封入し、内熱式ガス圧装置を用いて22〜100MPa、1000〜1200℃の条件で溶融させ、水と4〜69時間反応させた後、急冷・回収し、含水ガラスを作成した。これらの含水ガラス試料中の水を Yamashita et al.(1997)の方法で顕微赤外分光分析により定量し、それぞれの組成のメルトへの水の溶解度を決定した。出発物質を粉末状に調整すると、粘性の大きい流紋岩組成のメルトでは共存する水相(気泡)は分離せずにガラス試料中に高密度に残存してしまい、これを避けてガラス部分の溶存水を定量することは困難である。そのため今回新たな試みとして、出発物質を長さ2mm、直径2mm程度の柱状に整形し、水を拡散浸透・飽和させ、気泡の生成をふせいだ。ガラス部分の均質性からメルト-水間の平衡が確認された実験について結果を整理すると:(1)玄武岩メルトへの水の溶解度は、1200℃において、22MPaの1.5wt%から100MPaの3.0wt%まで圧力の上昇とともに増加する、(2)流紋岩メルトへの水の溶解度は、1200℃において、22MPaの1.4wt%から圧力の上昇とともに増加するが、100MPaまで昇圧しても2.3wt%にしか達しない。今回の結果は、水の溶解度の圧力依存性の程度が珪酸塩メルトの組成によって相当に変化することを示している。

This study is based on the determination of the solubility of basalt water in the melt, especially in the pressure range below 100MPa, and the pressure dependence of basalt water solubility on temperature. Natural rhyolite without water and synthetic basalt are used in the production of natural basalt. For example, the temperature of the heat exchanger is 22 ~ 100MPa, the temperature of the heat exchanger is 1000 ~ 1200℃, the temperature of the melt is 4 ~ 69 ℃, and the temperature of the heat exchanger is 4 ~ 69 ℃. Yamashita et al. (1997) for the determination of water solubility and composition. If the emitted material is adjusted to be in powder form, the material composed of viscous rhyolite will coexist, and the aqueous phase (gas bubbles) will remain in the sample with high density within the separation period. This makes it difficult to avoid quantifying the dissolved water in this part of the sample. In addition, the new test results show that the emission material is about 2mm long and 2 mm in diameter, and the column shape, water dispersion, saturation and bubble formation are in the middle. The results are summarized as follows:(1) the solubility of basalt in water increases from 1200℃ to 1.5wt% at 22MPa and 3.0wt% at 100MPa;(2) the solubility of rhyolite in water increases from 1200℃ to 1.4wt% at 22 MPa and 2.3wt% at 100MPa. The results show that the degree of pressure dependence of water solubility varies considerably with the composition of the solution.

项目成果

Yamashita,S.et al.: "Infrared spectroscopy of hydous glasses of and magma compositions" Geochemical Journal. 31(in press). (1997)

Yamashita,S.et al.：“水玻璃和岩浆成分的红外光谱”地球化学杂志。