黒曜石を焼いて観る～発泡組織の違いは噴火過程の何を反映するのか?～

燃烧和观察黑曜石——泡沫结构的差异在喷发过程中反映出什么？

• 批准号: 17H00319
• 负责人: 佐野 恭平
• 金额: $ 0.35万
• 依托单位: 遠軽町役場 白滝ジオパーク
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H00319/
• 关键词: 黒曜石; 溶岩内部構造; 発泡実験

高粘性マグマ噴火によって形成される黒曜石は、その大部分(>98 vol%)がガラスで構成され、～0.5w.%程度のH_2Oを含むという特徴を持つ。黒曜石は高温で加熱することで多孔質物質(パーライト)に変化することが知られている。黒曜石の加熱実験については、和田ほか(2016JpGU)が、異なる産地の黒曜石溶岩試料について, 含水量と発泡開始温度が負の相関を持つことを報告した。しかしながら、一枚の溶岩から採取した試料の発泡組織や形態の多様性と、溶岩の構造との関係については明らかにされていなかった。本研究では、北海道遠軽町白滝地域で220万年前に噴出した十勝石沢溶岩および幌加湧別溶岩の黒曜石試料を対象に加熱実験を行い、パーライトの組織、形態及び発泡開始温度と溶岩構造との関係を調べた。十勝石沢溶岩および幌加湧別溶岩では、溶岩下部に厚さ7m程度の黒曜石帯、その上部に数10～100m程度の流紋岩帯を観察することができる。本研究では黒曜石帯の下部から上部に向かって2m間隔で試料を採取し、実験を行った。加熱実験は以下の手順で行った。はじめに黒曜石試料を一辺が10mmの立方体に成形した。成形した黒曜石はNabertherm社製マッフル炉(L1/12型)を使用し、十勝石沢溶岩の試料については800～1000℃、幌加湯別溶岩の試料については950～1150℃の温度で30分間加熱した。実験の結果、幌加湧別溶岩では溶岩下部の試料は1000℃で発泡組織が確認できるのに対し、溶岩上部に向かって発泡開始温度が増大し、黒曜石帯最上部の試料では1100℃で発泡することが明らかとなった。一方で、十勝石沢溶岩の試料では溶岩下部から上部にかけての発泡開始温度の違いは見られなかったが、溶岩上部ほど試料の変形が進行し、幅3mm程度のクラックが発達する傾向が確認できた。幌加湧別溶岩の発泡組織の発泡度、気泡サイズ及び単位面責あたりの気泡数(気泡数密度)を計測した。その結果、発泡度は25～93%、平均的な長さが0.5～3.1mm、数密度が0.2～2.8/mm^2の範囲であったが、溶岩の内部構造と発泡組織との間に相関関係は認められなかった。以上より、黒曜石溶岩中の内部構造とパーライトの発泡開始温度及びパーライトの形態には相関が認められ、これらは黒曜石溶岩中の含水量分布と結晶組織の違いを反映していると考えられる。

黑曜石是由高粘性岩浆喷发形成的，其特点是主要由玻璃组成（>98 vol%），含有~0.5w.% H_2O。众所周知，黑曜石在高温下加热时会变成多孔材料（珍珠岩）。关于黑曜石加热实验，Wada 等人 (2016JpGU) 报告称，不同来源的黑曜石熔岩样品的含水量和发泡起始温度之间存在负相关性。然而，从单块熔岩中采集的泡沫结构和形状的多样性与熔岩结构之间的关系尚未阐明。在这项研究中，我们对北海道远轻町白泷地区220万年前喷发的十胜石泽熔岩和幌华涌别熔岩的黑曜石样品进行了加热实验，研究了珠光体结构、形态、发泡起始温度之间的关系和熔岩结构。在十胜石泽熔岩和幌华涌别熔岩中，熔岩底部可观察到约7米厚的黑曜石带，上方可观察到数十至100米厚的流纹岩带。在本研究中，我们从黑曜石带的底部到顶部以2m的间隔采集样本进行了实验。使用以下程序进行加热实验。首先，将黑曜石样品制成边长为 10 毫米的立方体。使用纳博热马弗炉（型号 L1/12）将形成的黑曜石加热 30 分钟，十胜石泽熔岩样品的温度为 800 至 1000°C，Horoka Yubetsu 熔岩样品的温度为 950 至 1150°C。实验结果，在Horoka涌别熔岩中，在熔岩下部的样品中，在1000℃时可以确认发泡结构，但开始发泡的温度向熔岩上部升高，并且黑曜石带顶部的样品在1100℃时发生泡沫，变得清晰。另一方面，在十胜石泽熔岩样品中，从熔岩底部到顶部的发泡起始温度没有差异，但证实样品变形越来越多，宽度约为3的裂缝。 ——发育于熔岩上部。测定了Horoka Yubetsu熔岩的发泡结构的发泡度、气泡尺寸和每单位表面积的气泡数（气泡数密度）。其结果，发泡度在25～93％的范围内，平均长度在0.5～3.1mm的范围内，个数密度在0.2～2.8个/mm^2的范围内，没有相关性。被观察到。由上可知，黑曜岩熔岩的内部结构、珠光体的发泡起始温度和珠光体的形态之间存在相关性，这些被认为反映了黑曜岩熔岩的含水量分布和晶体结构的差异。

项目成果

黒曜石を焼いて観る～黒曜石発泡組織と溶岩構造の関係～

燃烧和观察黑曜石～黑曜石泡沫结构与熔岩结构的关系～

• 发表时间: 2018
• 作者: 佐野恭平;和田恵治
• 通讯作者: 和田恵治