Experimental study of water solubility in andesitic magmas

安山岩浆水溶性的实验研究

• 批准号: 20K04130
• 负责人: 山下 茂
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04130/
• 关键词: 岩石・鉱物・鉱床学; マグマ; 水; 高温高圧実験; 噴火

マグマにどのくらいの水が溶け込めるのか（溶解度）についての実験データが玄武岩や流紋岩といった極端な組成のマグマに偏っており、中間的な組成である安山岩マグマの実験データがほとんどないことに問題意識を持ち、そのデータギャップを埋めるべくこの研究を始めた。マグマへの水の溶解度はマグマの浮力や過剰圧といった噴火事象に直接関わる過程を考える上で必須のパラメータである。本邦のようなプレート沈み込み帯の火山弧では安山岩組成のマグマが大量に噴出しており、この研究を行う社会的意義は大きいと考えた。前年度までの溶解度実験では、箱根火山本小松溶岩（産総研標準物質JA1）の組成を持つ安山岩マグマへの水の溶解度は同じ圧力温度条件の流紋岩マグマに対して10~20%（相対）程度大きいこと、この安山岩マグマ中の水の溶解種間平衡は同じ圧力温度条件の流紋岩マグマと測定誤差の範囲内で一致すること、が明らかになった。令和4年度は、同様の実験を組成の異なる安山岩マグマへ拡張するタスクに着手した。これまでに阿蘇火山玉来川溶岩の組成を持つ安山岩マグマについて実験を行い、この安山岩マグマへの水の溶解度ならびに水の溶解種間平衡が、同じ圧力温度条件の箱根火山安山岩マグマと測定誤差の範囲内で一致することを見出した。これら2種類の安山岩マグマのあいだで水以外で最も含有量変化が大きい成分はカリウムであり、阿蘇火山安山岩マグマは箱根火山安山岩マグマの5倍のカリウム成分を含む。この変化は、典型的なプレート沈み込み帯火山弧である日本列島に産出する安山岩のカリウム成分含有量レンジをカバーしており、今回の実験結果はプレート沈み込み帯火山弧の安山岩マグマへの水の溶解現象を代表しているとみなせるだろう。

问题在于，关于岩浆中能溶解多少水（溶解度）的实验数据偏向于玄武岩、流纹岩等极端成分的岩浆，而对于具有中间成分的安山岩岩浆几乎没有实验数据。请注意，我开始这项研究是为了填补数据空白。在考虑与喷发事件直接相关的过程（例如岩浆浮力和超压）时，岩浆中水的溶解度是一个重要参数。在日本这样的板块俯冲带火山弧中，有大量的安山岩岩浆喷发，我们认为这项研究具有重大的社会意义。截至前一年进行的溶解度实验表明，在相同压力和温度条件下，由箱根火山本小松熔岩（AIST 标准材料 JA1）组成的安山岩浆中水的溶解度为流纹岩浆的 10 至 20%（相对）。 ），并且在测量误差范围内，在相同压力和温度条件下，该安山岩浆中溶解水物质之间的平衡与流纹岩浆中溶解物质之间的平衡相匹配。 2020 财年，我们开始将类似的实验扩展到具有不同成分的安山岩岩浆。到目前为止，我们对阿苏火山玉木川熔岩成分的安山岩浆进行了实验，发现该安山岩岩浆中水的溶解度以及水溶解物种之间的平衡与相同条件下的箱根火山安山岩浆相似。我们发现压力和温度条件在一定范围内一致。这两类安山岩浆中，除水以外含量变化最大的成分是钾，阿苏火山安山岩浆的钾含量是箱根火山安山岩浆的五倍。这一变化涵盖了日本列岛产安山岩的钾含量范围，是典型的板块俯冲带火山弧的溶蚀现象的代表。