結晶サイズ分布を用いた爆発的噴火から非爆発的噴火の遷移条件の解明

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本研究では、国内、国外で噴出したあらゆる噴火タイプの火山噴出物30試料を採取し、それら噴出物の結晶組織解析を行った。結晶組織解析は、SEMを用いて撮影したBEI画像を取得し、各々の結晶についてCanvasソフトウエアを用いて手動でトレースした後、ステレオロジーの手法を用いて、3次元の結晶数密度、結晶量、サイズ等のデータを取得した。また結晶組織の特徴を結晶サイズ分布というグラフを用いてコンパイルした(横軸にサイズ、縦軸に数密度のグラフ)。その結果、噴火様式と結晶サイズ分布には良い相関がある事がわかり、爆発的噴火の場合、結晶サイズ分布が指数分布になるのに対し、非爆発的噴火の場合では、べき分布になる事が明らかになった。また指数分布の中でもFine type(数密度が高い)とCoarse type(数密度が低く、サイズが大きい)の結晶組織に識別する事ができ、それぞれの化学組成のトレンドの違いやこれまでの結晶化実験等を踏まえると、これら結晶組織の違いは結晶化プロセスの違いを反映している可能性がある。つまりFine typeは、火道中の比較的浅い付近で爆発的に結晶化したのに対して、Coarse typeは、火道の比較的深い場所でのみ結晶化しており、浅い場所ではほとんど結晶化していない事が考えられ、また非爆発的噴火で認められるべき分布は、結晶組織がFracta1分布を示し、化学組成などの特徴から地下深い場所から浅い付近まで連続的に結晶化を続けている可能性がある。これらの噴火様式の違いによる結晶化プロセスの違いは、少なくともこれまでの既存の研究においてマイクロライトの結晶化が地表付近でのみ起きるという解釈とは異なり、火道中の浅い部分が噴火様式を支配しているわけではないという新しい観察事実を示唆しているかもしれない。今後これらの仮説を検証する為には、従来の平衡岩石学の手法では限界がある為、噴火開始時点の初期過剰圧やマグマ混合プロセスなどを考慮した結晶化過程(深い場所での不均質核形成)の理解と流れ場での結晶化実験等を行い、非平衡結晶化過程に関する理解を深めていく必要がある。