マグマに含まれる水がマグマの粘性に及ぼす効果の実験的研究

岩浆含水对岩浆粘度影响的实验研究

基本信息

批准号：
12740294
负责人：
後藤章夫
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku 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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

マグマの粘性係数は水が入ると劇的に低下する。含水マグマの粘性測定は今までも行われているが、データ量は十分とは言い難く、また測定には大がかりな装置が必要だった。そこで本研究では、オートクレーブによって試料を水和させ、その粘性係数をガラス繊維引き伸ばし法で測定するという、簡便な方法を開発した。実験に用いた試料は十勝岳1988-89噴出物、雲仙第4ドーム溶岩、白滝村黒曜石(合成)の3種類で、それらを1600℃で溶融したのち、直径0.6mm前後の繊維状ガラス試料に加工した。それらを純水とともにオートクレーブに入れ、200〜500℃、0.2〜30MPaで12〜172時間保持した。その結果ある条件下では、中心まで水和したガラスを作ることに成功した。例えば白滝村黒曜石を500℃、1.2MPaで44時間保持した場合、0.42wt%の水を含んでいることが顕微赤外分光による分析で確認された。しかし試料表面には結晶化などの変質が見られたため、その影響を取り除くためフッ化水素酸に5分間浸けて変質部を除去し粘性測定に用いた。測定の結果、水の効果によると思われる著しい粘性低下が確認された。例えば上記黒曜石では800℃における粘性係数(Pa s)は対数スケールで9.34で、無水試料の粘性(11.48)に比べ2桁以上低かった。このように従来より簡便な方法で含水マグマの粘性を測定するシステムを構築することに成功し、今後データの大量生産が可能になると期待される。

当水进入岩浆时，其粘度系数急剧下降。过去已经进行了含水岩浆粘度的测量，但数据量远远不够，并且需要大型设备。因此，在本研究中，我们开发了一种简单的方法，将样品在高压釜中水合，并使用玻璃纤维拉伸法测量其粘度系数。实验中使用了三种样品：十胜岳1988-89喷射物、云仙四号穹顶熔岩和白泷村黑曜石（合成），在1600℃熔化后，将它们加工成直径约为0.6毫米的纤维玻璃样品。做过。将它们放入装有纯水的高压釜中，并在200-500℃和0.2-30MPa下保持12-172小时。结果，在某些条件下，他们能够制造出一种核心水合的玻璃。例如，将白泷村黑曜石在500℃、1.2MPa下保温44小时后，经微红外光谱证实其含有0.42wt%的水。然而，在样品表面观察到一些变化，例如结晶，因此为了消除这种影响，将样品浸入氢氟酸中5分钟以去除变化区域并用于粘度测量。测定结果确认粘度显着降低，认为这是由于水的影响。例如，上述黑曜石在800℃时的粘度系数（Pa·s）为9.34（对数标度），比无水样品的粘度（11.48）低两个数量级以上。这样，我们成功地构建了一个系统，用比以前更简单的方法测量含水岩浆的粘度，预计未来数据的批量生产将成为可能。