17:15 〜 18:30
[SVC31-P08] ストロンボリ式噴火の火道浅部プロセス：伊豆大室山単成火山の例
キーワード：苦鉄質マグマ、ストロンボリ式噴火、マイクロライト結晶作用、火道浅部プロセス、東伊豆単成火山群、噴火様式
ストロンボリ式噴火は，苦鉄質マグマでは一般的な噴火様式である。このタイプの噴火では，比較的穏やかな爆発的噴火によって火砕丘を形成する一方で，同時にその麓から溶岩流を溢流させる。この爆発的と非爆発的の噴火様式の分岐は火道浅部でおこっていると考えられ，噴出物の石基からそのプロセスに関する情報を抽出できる可能性がある。そこで本研究では，伊豆大室山を形成したストロンボリ式噴火で噴出したスコリアおよび溶岩流について石基鉱物の組織解析とガラスの化学分析を行い，山頂火口からの爆発的噴火と麓からの溶岩流出の分岐をおこした火道浅部プロセスについて検討した。
伊豆大室山は伊豆東部火山群のひとつの単成火山であり，約4000年前の噴火で形成した。この噴火では45.5×1010㎏もの玄武岩質安山岩マグマが噴出し，伊豆半島最大の火砕丘を形成するとともに，その麓から多量の溶岩流が溢出した(古谷野他, 1996)。本研究では，火砕丘形成期のスコリアを主な試料とし，その石基結晶の組織解析を行うとともに，石基粒間ガラスの化学分析を行った。また，溶岩流の石基組織解析も行い，スコリアと比較した。
石基組織解析は，東京大学地震研究所(ERI)のFE-EPMAで撮影したBSE像を用いて行い，斜長石80試料とマフィック鉱物40試料について結晶量と結晶数密度サイズ分布（CSD）を測定した。BSE像ではオリビンと輝石の識別が困難なため，本研究では両者をマフィック鉱物と一括する。また，石基粒間ガラスの化学分析は，ERIのEPMAを用いて分析した。
大室山スコリアの石基は斜長石・オリビン・輝石とガラスから構成される。石基結晶量は，斜長石は～30-50vol.%，マフィック鉱物は＜20vol.%で，数密度はともに2000-20000㎜-2の範囲を示した。石基鉱物には，サイズが比較的粗粒な微斑晶と細粒なマイクロライトがみられた。一方で溶岩流の石基では，斜長石の結晶量がおよそ50-75vol.%，数密度は200-1000ｍｍ-2程度で，マイクロライトに相当するサイズの結晶はみられなかった。
元素濃度マップによると，微斑晶のコア組成は比較的均質で，マイクロライトは異なる化学組成を示す。このことから，微斑晶とマイクロライトの2段階の結晶作用によって石基が形成したと考え，CSDから両者の識別を試みた。石基鉱物のCSDには，斜長石とマフィック鉱物の両方で折れ曲がりが見られ，2本のCSD直線の重ねあわせによって測定データを上手く説明できた。折れ曲がりサイズは試料によって変化するが，～50μm程度であった。このことから，このサイズより粗粒側を微斑晶，細粒側をマイクロライトとみなし，両者を分けてそれぞれ結晶量と結晶数密度の関係を検討した。微斑晶では，斜長石とマフィック鉱物の量はそれぞれ~5-40vol.%と<20vol.%で，数密度は20-1000㎜-2の値を示した。一方でマイクロライトでは，斜長石とマフィック鉱物の量がそれぞれ5-40vol.%と<20vol.%，数密度が1000-20000㎜-2の値を示した。溶岩流石基の斜長石数密度は微斑晶と同等であることから，溶岩流はマイクロライトの晶出を経験しなかったといえる。また，スコリア層序の上位に向かって，微斑晶量が増加し，マイクロライト量が減少する傾向が見られた。
板状の斜長石を含むマグマでは，結晶量が～40vol.%をこえるとそのふるまいが固体的に変化する。このため，大室山のマグマは，マイクロライト晶出前には流動できたが，マイクロライト晶出後には固体化したと考えられる。溶岩流はマイクロライトを晶出しなかったため，液体として流出できた。一方で，溶岩流との分岐深度より浅部でマイクロライトを晶出したマグマは，火道最浅部でプラグを形成し，主に深部から供給されるガスによって破砕し，スコリアを形成した。石基粒間ガラスの化学組成から，マイクロライト結晶作用のおこった深さは＜400mと制約できる。層序に伴うマイクロライト数密度の低下は，浅部マグマだまりへのマグマの再供給に伴う温度上昇のためと解釈できる。この解釈は，スコリア形成期に続いて多量の溶岩流が噴出することと整合的である。また，再供給されたマグマによって浅部マグマだまりの底に沈積していた微斑晶が巻き上げられ多と考えると，層序に伴う微斑晶量の増加も説明できる。この結果は，噴出物の石基組織の即時モニタリングによって，新しいマグマ供給の兆候を捉えられる可能性を示唆する。
伊豆大室山は伊豆東部火山群のひとつの単成火山であり，約4000年前の噴火で形成した。この噴火では45.5×1010㎏もの玄武岩質安山岩マグマが噴出し，伊豆半島最大の火砕丘を形成するとともに，その麓から多量の溶岩流が溢出した(古谷野他, 1996)。本研究では，火砕丘形成期のスコリアを主な試料とし，その石基結晶の組織解析を行うとともに，石基粒間ガラスの化学分析を行った。また，溶岩流の石基組織解析も行い，スコリアと比較した。
石基組織解析は，東京大学地震研究所(ERI)のFE-EPMAで撮影したBSE像を用いて行い，斜長石80試料とマフィック鉱物40試料について結晶量と結晶数密度サイズ分布（CSD）を測定した。BSE像ではオリビンと輝石の識別が困難なため，本研究では両者をマフィック鉱物と一括する。また，石基粒間ガラスの化学分析は，ERIのEPMAを用いて分析した。
大室山スコリアの石基は斜長石・オリビン・輝石とガラスから構成される。石基結晶量は，斜長石は～30-50vol.%，マフィック鉱物は＜20vol.%で，数密度はともに2000-20000㎜-2の範囲を示した。石基鉱物には，サイズが比較的粗粒な微斑晶と細粒なマイクロライトがみられた。一方で溶岩流の石基では，斜長石の結晶量がおよそ50-75vol.%，数密度は200-1000ｍｍ-2程度で，マイクロライトに相当するサイズの結晶はみられなかった。
元素濃度マップによると，微斑晶のコア組成は比較的均質で，マイクロライトは異なる化学組成を示す。このことから，微斑晶とマイクロライトの2段階の結晶作用によって石基が形成したと考え，CSDから両者の識別を試みた。石基鉱物のCSDには，斜長石とマフィック鉱物の両方で折れ曲がりが見られ，2本のCSD直線の重ねあわせによって測定データを上手く説明できた。折れ曲がりサイズは試料によって変化するが，～50μm程度であった。このことから，このサイズより粗粒側を微斑晶，細粒側をマイクロライトとみなし，両者を分けてそれぞれ結晶量と結晶数密度の関係を検討した。微斑晶では，斜長石とマフィック鉱物の量はそれぞれ~5-40vol.%と<20vol.%で，数密度は20-1000㎜-2の値を示した。一方でマイクロライトでは，斜長石とマフィック鉱物の量がそれぞれ5-40vol.%と<20vol.%，数密度が1000-20000㎜-2の値を示した。溶岩流石基の斜長石数密度は微斑晶と同等であることから，溶岩流はマイクロライトの晶出を経験しなかったといえる。また，スコリア層序の上位に向かって，微斑晶量が増加し，マイクロライト量が減少する傾向が見られた。
板状の斜長石を含むマグマでは，結晶量が～40vol.%をこえるとそのふるまいが固体的に変化する。このため，大室山のマグマは，マイクロライト晶出前には流動できたが，マイクロライト晶出後には固体化したと考えられる。溶岩流はマイクロライトを晶出しなかったため，液体として流出できた。一方で，溶岩流との分岐深度より浅部でマイクロライトを晶出したマグマは，火道最浅部でプラグを形成し，主に深部から供給されるガスによって破砕し，スコリアを形成した。石基粒間ガラスの化学組成から，マイクロライト結晶作用のおこった深さは＜400mと制約できる。層序に伴うマイクロライト数密度の低下は，浅部マグマだまりへのマグマの再供給に伴う温度上昇のためと解釈できる。この解釈は，スコリア形成期に続いて多量の溶岩流が噴出することと整合的である。また，再供給されたマグマによって浅部マグマだまりの底に沈積していた微斑晶が巻き上げられ多と考えると，層序に伴う微斑晶量の増加も説明できる。この結果は，噴出物の石基組織の即時モニタリングによって，新しいマグマ供給の兆候を捉えられる可能性を示唆する。