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[SVC32-03] 爆発的火山噴火で噴出する火砕性黒曜石の成因：十和田火山平安噴火の毛馬内火砕流中の黒曜石の例
キーワード：火砕性黒曜石、開放系脱ガス、気泡、水、発泡度、冷却速度
火砕性黒曜石は爆発的噴火の噴出物中にしばしば観察される．その特徴としては，軽石よりも発泡度が低いだけでなく，含水量が軽石の石基ガラスよりも高いことがあげられる（Newman et al., 1988; Giachetti et al., 2020）．発泡度は開放系脱ガスの結果だと考えられる（Eichelberger et al., 1986）が，高い含水量の原因は十分に説明されていない．含水量が高いことからマグマが高圧条件でクエンチされた可能性が示唆されるが，火砕性黒曜石の起源は不明であり，いかにして高含水量のマグマが地表へ噴出したのか明らかにされていない．そこで，本研究では火砕性黒曜石の成因を明らかにし，マグマ上昇過程を理解することを目的として，十和田火山平安噴火（915年）の火砕流堆積物中の火砕性黒曜石について調べた．特に，黒曜石中の気泡の微細構造と含水量を分析することで，脱ガス過程・マグマ冷却速度などを明らかにした．
まず初めに黒曜石と軽石の全岩化学組成分析を行い，それらの組成が一致することを確認した．気泡組織はX線CTとFE-SEMを用いて観察した．黒曜石の含水量分析はFT-IR顕微分光法を用いた．さらに，軽石と黒曜石の含水量はカールフィッシャー滴定法を用いて測定した．火砕性黒曜石中の気泡は細長く伸長し整列しているケースが多かった．また，FT-IR顕微分光法で測定された黒曜石のOH量とH2Om量はそれぞれ1.04±0.06と1.05±0.15 wt.%であった．得られた結果とOH量/H2Om量を利用した地質冷却速度計（Zhang et al., 1997）からマグマの冷却速度を推定すると0.0011–0.064 ℃/sとなった．これらの結果は，水を多く含むマグマ（2.10±0.20 wt.%）が変形しながらゆっくりと冷却されたことを意味する．飽和含水量からマグマが冷却された圧力は58 MPa程度（マグマ温度1000 ℃を仮定しNewman and Lowenstern, 2002のVolatileCalcで計算）と推定され，火道深部で黒曜石が形成されたことになる．以上の結果から，毛馬内火砕流中の黒曜石は以下のようなメカニズムで形成されたと考えられる．黒曜石となったマグマは火道壁付近を上昇することで強く変形した．さらに母岩との熱的作用により冷却され，58 MPa程度の深度で固結した．一方で，軽石は上昇・減圧の過程で大きく冷却されず，脱水・発泡を続け，地表へ噴出した．
まず初めに黒曜石と軽石の全岩化学組成分析を行い，それらの組成が一致することを確認した．気泡組織はX線CTとFE-SEMを用いて観察した．黒曜石の含水量分析はFT-IR顕微分光法を用いた．さらに，軽石と黒曜石の含水量はカールフィッシャー滴定法を用いて測定した．火砕性黒曜石中の気泡は細長く伸長し整列しているケースが多かった．また，FT-IR顕微分光法で測定された黒曜石のOH量とH2Om量はそれぞれ1.04±0.06と1.05±0.15 wt.%であった．得られた結果とOH量/H2Om量を利用した地質冷却速度計（Zhang et al., 1997）からマグマの冷却速度を推定すると0.0011–0.064 ℃/sとなった．これらの結果は，水を多く含むマグマ（2.10±0.20 wt.%）が変形しながらゆっくりと冷却されたことを意味する．飽和含水量からマグマが冷却された圧力は58 MPa程度（マグマ温度1000 ℃を仮定しNewman and Lowenstern, 2002のVolatileCalcで計算）と推定され，火道深部で黒曜石が形成されたことになる．以上の結果から，毛馬内火砕流中の黒曜石は以下のようなメカニズムで形成されたと考えられる．黒曜石となったマグマは火道壁付近を上昇することで強く変形した．さらに母岩との熱的作用により冷却され，58 MPa程度の深度で固結した．一方で，軽石は上昇・減圧の過程で大きく冷却されず，脱水・発泡を続け，地表へ噴出した．