「有珠2000年3月31日噴火のマグマ破砕深度」

「有珠2000年3月31日噴火のマグマ破砕深度」

宮城磯治、合同観測斑、森下祐一、木多紀子 (地質調査所)

★はじめに

　有珠2000年3月31日噴火で放出された火山灰には二種類の火山ガラスが含まれ
ており、噴出物の約半分を本質ガラス(Us-2000g)と、数パーセント以下の洞爺火
砕流起源と思われるガラス(T)よりなることがすでに明らかにされている。
※火山灰のまとめ
※二種類のガラスのスケッチ

　地下のマグマには数パーセント程度の水が溶解している。その溶解度には圧力
依存性があり高圧ほど多く溶解する。そのために、噴火時の減圧で過飽和となっ
た水は、多量の水蒸気として放出され、爆発的な噴火の一因になっている。

　もしマグマ(メルト)の含水量が常に飽和溶解度に従うならば、噴出物のガラス
含水量はほぼゼロ％になるはずである。ところが実際には、高い含水量を示すこ
とがある(例えば3 wt.%H2O; Eichelberger and Westrich (1981),Taylor et
al. (1983), Newman et al. (1988)など。その理由は、マグマが破砕され火山灰
や軽石となる過程では減圧が非常に急速なので、脱水が不完全だからだろう。
実際、様々な減圧速度におけるメルトの脱水プロファイルを、水の拡散速度の含
水量依存性を考慮した一次元の拡散計算により求めた結果、急速な(例えば毎秒
10気圧以上)の減圧の際には石基ガラスからの脱水は十分少ないことがわかっ
ている(宮城1995博士論文)。
※手短に言えば、噴火直前まではマグマがゆっくり上昇するので平衡に脱水し、
噴火中は非常に速く上昇するのでほとんど脱水しない、ということです。

　このことを利用すると、噴出物のガラス含水量を測定することによって、噴火
の際マグマが破砕した圧力(深さ)を推定できる可能性がある。

　そこで3月31日の噴火においてマグマ(Us-2000g)が粉砕された深度を推定する
目的で、これらの火山灰中の石基ガラス含水量を測定した。



★手法など

　分析には地質調査所の二次イオン質量分析計(ＳＩＭＳ)を用いた。Us-2000gに
は多量の石基鉱物(斜長石)が含まれており、その隙間を分析する必要がある。Ｓ
ＩＭＳの空間分解能(10μｍ四方以下)は、結晶を避けるうえで有効であった。
※塩素の二次イオン像の例

★結果

　有珠2000年3月31日噴火で放出された火山灰の石基ガラスの大半は、2.5±
0.5wt.%H2Oにという比較的狭い含水量範囲を持つことが明らかになった。



★考察

　流紋岩質マグマへの水の溶解度をH2O[wt%]=0.114 sqrt(P[bar])とすると、こ
の含水量に相当する水分圧は300-700気圧になる。また岩石の比重を2[g/cm^3]と
し、リソスタティックな圧力勾配を仮定すると、3月31日の噴火においてマグマ
(Us-2000g)が粉砕された深度は地下1.5〜3.5kmと見積もられる。




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Isoji MIYAGI