珪酸塩メルト-水系の体積(密度)の実験岩石学的研究

硅酸盐融水系统体积（密度）的实验岩相研究

• 批准号: 09740396
• 负责人: 山下 茂
• 金额: $ 1.02万
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09740396/
• 关键词: マグマだまり; 溶融実験; 水; 溶解度; 体積; 浮力; 珪酸塩メルト; 発泡

この研究の目的は、マグマのメルト相に溶解している水が気相として析出(=発泡)するときの体積・密度変化を定量化することにより、マグマの輸送現象をよりよく理解することにあった。9年度の研究ではモデルケースとして流紋岩マグマをとりあげ、そのメルト相への水の溶解度をマグマだまりに相当する温度・圧力条件で溶融実験により決定し、温度の上昇とともに溶解度が減少(発泡度は増加)することを明らかにした。さらに溶解度データを解析し、ソリダス近傍の700℃からリキダスをこえる1200℃にいたる広い温度範囲で、流紋岩マグマだまりのメルト相への水の溶解度を計算できる熱力学モデルを確立した。10年度の研究では、この溶解度の熱力学モデルを流紋岩マグマだまりの発泡現象へ応用し、適当な状態方程式を用いて、流紋岩マグマの体積・密度変化の様子を温度と発泡度の関数として計算することを試みた。この計算で新たに見い出されたことは、50〜100MPaの圧力条件(深さ約2〜4km)の流紋岩マグマだまりでは、温度の上昇にともなう発泡度の増加がそれを考慮しない場合にくらべて、マグマの高温部にかかるthermalbuoyancyforceを5〜10倍大きくするほどの体積増加(密度減少)をひきおこすことである。今回の結果は、浅所にある流紋岩マグマだまりでは、小さな温度擾乱(熱伝導による冷却や新たに注入されたマグマからの熱供給など)でも系の重力不安定を容易に誘起することを示しており、マグマの輸送現象に新たな制約を与えるものである。

这项研究的目的是通过量化当水溶解在岩浆沉淀物（=泡沫）中作为气相时体积和密度的变化来更好地理解岩浆输送现象。在第9年的研究中，我们以流纹岩浆为模型，通过在与岩浆室相同的温度和压力条件下进行熔化实验来确定水在其熔化相中的溶解度。此外，通过分析溶解度数据，我们建立了一个热力学模型，可以计算水在流纹岩浆房熔融相中的溶解度，温度范围从固相线附近的 700°C 到超过液相线的 1200°C 。在我们2010年的研究中，我们将这种溶解度热力学模型应用于流纹岩浆房的发泡现象，并使用适当的状态方程来研究流纹岩浆的体积和密度随温度和发泡程度的变化。我尝试将其计算为函数。该计算的一个新发现是，在50至100 MPa压力条件下（约2至4公里深度）的流纹岩浆房中，与不考虑这一点时相比，泡沫程度随着温度升高而增加。体积增加（密度减少），使施加到岩浆高温部分的热浮力增加 5 至 10 倍。我们的研究结果表明，在浅层流纹岩岩浆房中，即使很小的温度扰动（例如热传导冷却或新注入的岩浆供热）也很容易引起系统的重力不稳定，这为岩浆输送现象提供了新的约束。

项目成果

Yamashita,S.: "Experimental determination of water solubility in rhyolite melt at low pressures and 850 to 1200°C" EOS. 78. F834 (1997)

Yamashita, S.：“低压和 850 至 1200°C 下流纹岩熔体中水溶性的实验测定”EOS 78. F834 (1997)。

Yamashita,S., et al.: "Infrared spectroscopy of hydrous glasses of arc magma compositions" Geochemical Jcurnal. 31. 169-174 (1997)

Yamashita,S. 等人：“弧岩浆成分的含水玻璃的红外光谱”《地球化学杂志》。

Yamashita,S.: "Experimental determination of water solubility in rhyolite melt at low pressures and 850 to 1200℃" EOS. 78(supplement). F834 (1997)

Yamashita, S.：“低压和 850 至 1200℃ 下流纹岩熔体中水溶解度的实验测定”EOS 78（补充）。

Yamashita,S., et al.: "Infrared spectroscopy of hydrous glasses of arc magma compositions" Geochemical Journal. 31. 169-174 (1997)

Yamashita,S., et al.：“弧岩浆成分的水合玻璃的红外光谱”地球化学杂志。