外熱急冷式外熱式ガス圧装置による火山噴火過程の解明

利用外热淬火和外热气压设备阐明火山喷发过程

基本信息

批准号：
11740291
负责人：
中村美千彦
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

流体を圧媒体としたガス圧装置は、固体圧の高圧装置に比べ、中・上部地殻の比較的低い圧力を圧倒的に精密に再現できる。特にTZM(Ti-Zr-Mo)合金を用いた外熱式装置は,内熱式と比べて同程度の高温高圧(1200℃,500MPa)が発生できる上、1)はるかに安価(容器価格は1/10以下)のため複数の高圧容器を接続でき、複数の実験条件で同時に長時間(数ヶ月以上)の実験が可能 2)圧媒体組成を変えることで精密かつ長時間の酸素分圧制御が可能 3)緩やかなガス放出が可能なので減圧実験に適する 4)水を主圧媒体とするため高圧ガス規制法の特認対象とならないので、装置の自由な設計・改良が可能で、また膨大な費用が必要な保安検査の対象とならないなど数々の利点がある。本研究ではこれらの特徴に着目し、火山噴火機構解明に適したダブルリアクター式による外熱急冷式TZMガス圧装置を設計・製作した。その結果、外熱式装置の基本的な特性、特にフィラーロッドにNiを用いることで、実験時間にかかわらず酸素分圧をほぼNNOバッファーに緩衝できることが確認された。一方で、900℃を超える高温では、不活性ガスを圧媒体に用いる内熱式ガス圧装置に比べ、試料カプセルに用いる白金などの貴金属が再結晶作用を起こしリークが起こりやすいという問題点があることも判明し、CO2などを混入することによって圧媒体中の水の活動度を下げる工夫が必要であることがわかった。北海道駒ケ岳のデイサイト質試料を用いた発泡実験では、磁鉄鉱と気泡の分布の空間相関が高く、磁鉄鉱の結晶面と気泡との"濡れ"性が高い可能性が見出された。これによって、噴火のトリガーとなるマグマ溜りの過剰圧蓄積過程(脱ガス過程)において、結晶の種類と量が気泡のネットワーク形成に大きく影響を与える可能性があることが明らかになった。

与固体压力的高压装置相比，用流体作为消费介质的气压设备可以压倒中层和上皮的相对较低的压力。特别是，与内部热量相比，使用TZM（TI-ZR-MO）合金使用TZM（TI-ZR-MO）合金可以产生高温和高压（1200°C，500 MPa），而1）则大多数是多数的廉价（容器价格。（1/10或更少）可以连接到多个高压容器，并且可以在多个实验条件下同时进行长时间（几个月或更长时间）进行实验。3）气体释放是可能的，它适用于减压实验4）水是主要压力介质，因此不符合高压气体调节定律的特别批准，因此可以设计和改进设备，并且是巨大的优势，例如不受需要费用的安全检查。在这项研究中，我们专注于这些特征，并使用适合阐明火山喷发机制的双反应器类型设计和生产了外部热冷却气压装置。结果，已经证实，外部热型设备的基本特性，尤其是对于档案杆，使NNO缓冲液几乎能够构建几乎是氧气电压，无论实验时间如何。另一方面，在高温超过900°C下，存在一个问题，即用于样品胶囊的贵金属（如铂金）具有重结晶效果，并且与内部热量型气体压力设备相比，可能会泄漏在消费材料中使用惰性气体，结果是，有必要通过混合CO2等来减少共识中的水活性。在使用北海道Komagatake的设计的泡沫实验中，泡沫实验的磁性矿石和气泡之间的空间相关性很高，发现磁铁矿石的晶体表面与气泡之间的湿度可能很高。这表明，在喷发触发器的岩浆积累的过度压缩过程（去除过程）中，晶体的类型和数量可能会对气泡网络形成产生重大影响。