著者

東宮 昭彦

出版者

特定非営利活動法人 日本火山学会

雑誌

火山 (ISSN:04534360)

巻号頁・発行日

vol.61, no.2, pp.281-294, 2016-06-30 (Released:2016-09-12)

参考文献数

105

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Recent developments in the understanding of magma chambers (reservoirs), pre-eruptive magma processes, and the conditions that lead to volcanic eruptions are reviewed mainly from a petrological point of view. A “magma reservoir” consists of inner “magma chamber (s)” filled with eruptible magma containing less than ca. 50% crystal, and outer “mush” region with more than ca. 50% crystal. Most of magma reservoirs are in a state of mush, so that “rejuvenation” or “remobilization” is necessary before eruption. Magma can erupt if its viscosity is less than ca. 106 Pa s. More viscous magma can erupt only after a precursory eruption of less viscous magma, such as a hybrid magma between the viscous magma and a less viscous mafic magma. In this context, pre-eruptive magma viscosity, i.e. magma viscosity at the magma reservoir, is an important measure to evaluate magma eruptibility. Dating for whole mineral or even its local point (e.g., zircon age) and diffusion analysis for various types of minerals (e.g., magnetite, olivine, pyroxene, and plagioclase) have revealed timescales of pre-eruptive magma processes. Eruption triggers, such as injection of high-temperature magma, are inferred to occur days to months before the eruption in many cases. Magma residence times, during which the magmas are in eruptible conditions, are years to decades for typical magma systems, but may reach hundreds of thousand years for large caldera systems.

著者

宝田 晋治 宮城 磯治 東宮 昭彦

出版者

特定非営利活動法人 日本火山学会

雑誌

日本火山学会講演予稿集 2018 (ISSN:24335320)

巻号頁・発行日

pp.116, 2018 (Released:2019-03-06)

被引用文献数

1

著者

宮城 磯治 東宮 昭彦

出版者

特定非営利活動法人 日本火山学会

雑誌

火山 (ISSN:04534360)

巻号頁・発行日

vol.47, no.6, pp.757-761, 2003-01-08 (Released:2017-03-20)

参考文献数

16

被引用文献数

3

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We developed a new thermometer that uses color of volcanic ashes. A series of heating experiments for basaltic ashes under the atmospheric condition provided a quantitative relationship among color, heating temperature, and heating duration. The higher the heating temperature, the more the redness in color of heated ash. We applied the relationship to estimate heated temperature of the ash that was underlying below or contact with a cauliflower-shaped volcanic bomb ejected from the Miyakejima volcano on 18 August, 2000. The estimated temperature was about 390℃ for the ash underlying 1 cm below the volcanic bomb, and 550℃ for the ash in contact with the bomb. Numerical heat transfer calculations for the volcanic bomb on the ash layer suggested that temperature of its center at the time of landing is about 1,000℃. This is the first concrete evidence that the bomb was essential material and that the 18 August eruption was phreatomagmatic.

著者

浜田 盛久 東宮 昭彦

出版者

一般社団法人 日本鉱物科学会

雑誌

岩石鉱物科学 (ISSN:1345630X)

巻号頁・発行日

vol.40, no.3, pp.91-100, 2011 (Released:2011-07-22)

参考文献数

69

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The slab-derived fluids and/or hydrous slab melts released from a subducted slab ascend into the mantle wedge, lower its melting temperature and thus induce generation of hydrous arc magmas. The estimation of H2O concentration in primary arc magmas provides an important constraint on pressure and temperature conditions of magma generation at subduction zones. This paper gives an overview of the estimation of H2O concentration in primary arc magmas by combining two petrological methods: experimental petrological studies and analyses of melt inclusions. Melting experiments of hydrous primary arc magmas have clarified that the P-T condition of magma generation shifts toward lower temperature and higher pressure with increasing H2O concentration. Another experimental constraint is that only primary magmas with low H2O (≤ 2 wt%) can erupt without modification of their primary composition by crystallization differentiation due to comparable dT/dP between olivine liquidus and basalt adiabat. However, this does not exclude presence of hidden H2O-rich primary magmas at depths. Indeed, the H2O concentrations in primary melt estimated from the analyses of primitive melt inclusions suggest wide variation (e.g., ~ 2 wt% at Kamchatka arc and ~ 4 wt% at Central American arc). H2O-rich primary magmas may ascend and erupt after differentiation and/or supply volatiles to magmas at shallower level and cause so-called “excess degassing”. Analyses of melt inclusions also clarified that the H2O concentration in primitive melt inclusions is almost constant or decrease from volcanic front to rear arc. This observation is opposite to a previous understanding that H2O concentration in primary melt increases as well as incompatible K2O across the arc.

著者

東宮 昭彦

出版者

特定非営利活動法人 日本火山学会

雑誌

火山 (ISSN:04534360)

巻号頁・発行日

vol.67, no.2, pp.195-205, 2022-06-30 (Released:2022-07-28)

参考文献数

47

著者

東宮 昭彦

出版者

日本地球惑星科学連合

雑誌

日本地球惑星科学連合2016年大会

巻号頁・発行日

2016-03-10

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マグマ溜まりおよび噴火直前マグマプロセスとその時間スケールに関しては,近年理解が進んでいる[たとえば東宮 (2016: 火山特集号) のレビューとそこで引用した各文献を参照].熱的に維持されていないマグマ溜まりは,冷却固化しやすいためにマッシュ状(結晶含有量が40〜50%以上で高粘性のためほとんど流動できない状態)にあることが多い.この場合,噴火するためには,マッシュ状マグマ溜まりを「再流動化」(例えば加熱)させ,「噴火可能なマグマ」(地表に向け上昇できるほど低粘性のもの)を用意する必要がある.こうした火山では,何らかのトリガー(深部からの高温マグマの供給など)が与えられても,ただちに噴火はしにくい.逆に,噴火可能なマグマが既に溜まっている火山では,トリガーがあれば短時間で噴火が可能であろう.従って,噴火休止期間と噴火トリガーの時間スケールとは正相関し得る.Passarelli and Brodsky (2012: Geophys. J. Int.) が指摘した噴火休止期間と前兆期間の正相関の一部は,これに対応するかもしれない.数十年以内の間隔で噴火を繰り返す活火山には,噴火可能なマグマが溜まっている可能性が高い.例えば,有珠火山の歴史時代の噴火(1663年〜)の場合,各噴火の斑晶の累帯構造の比較から,この間のマグマ溜まりは斑晶の成長および元素拡散が効果的に起こる温度以上にあったことが分かっている (Tomiya and Takahashi, 2005: J.Petrol.).また,斑晶(磁鉄鉱)の元素拡散から見積もった噴火直前過程(直前のトリガーから噴火まで)の時間スケールは数日程度であり,これは記録・観測された前兆地震期間と整合的であった.マグマ溜まりに「噴火可能なマグマ」が存在していたために,トリガーから数日以内に噴火が起こったと考えることができる.噴火の間隔(休止期間)が数百年になると,噴火可能なマグマは存在しても少量であろう.例えば新燃岳2011年噴火は,前回のマグマ噴火から約200年が経過していた.岩石学的解析から,噴出物の主体をなす混合マグマはマッシュの再流動化でできていること,その生成には数十日以上,おそらく前兆地殻変動期間である1年程度を要したと見積もられた (Tomiya et al., 2013: Bull.Volcanol.).[なお,噴火を最終的に引き起こした直前トリガーは噴火のおよそ3日以内と見積もられ,この時点では噴火可能な状態が整っていたと考えられる.]休止期間が数千年になると,噴火可能なマグマはほぼ無くなっているだろう.例えば有珠火山1663年,樽前火山1667年,北海道駒ヶ岳1640年噴火が該当する.このうち有珠火山1663年噴出物中の斑晶は,自形かつ均質でマグマから平衡に晶出したと考えられるので,結晶サイズ分布 (CSD) からマグマ中の滞留時間を見積もったところ,およそ102〜103年(ただし誤差が1ケタ程度ありうる)であった (Tomiya and Takahashi, 1995: J.Petrol.).つまり,噴火可能なマグマの準備におそらく数十年程度は要したと考えられる.[なお,樽前や北海道駒ヶ岳の斑晶はきわめて不均質/非平衡であるため同じ手法が使えない.]休止期間以外にも,たとえばマグマ溜まりの深さ(圧力・含水量)が噴火直前過程に影響を与え得る.高圧・高含水量の条件では,より低温でマッシュの融解が進行し,多くの珪長質メルト(e.g., 流紋岩マグマ)を効率的に生産できる.高含水量では珪長質メルトの粘性も低く,融解で結晶粒間に生じたメルトが分離・集積しやすい.逆に,低圧・低含水量では,マッシュの融解に高温が必要で,珪長質メルトの生産効率は低い.前述の有珠火山1663年マグマのマグマ溜まりの条件は,高温高圧実験により 約250MPa (10km)・780℃ と見積もられた (Tomiya et al., 2010: J.Petrol.).一方,樽前火山1667年および北海道駒ヶ岳1640年マグマについて,MELTSでマグマ溜まりの条件を予察的に求めたところ,いずれも約100MPa (4〜5km)・900〜950℃ と低圧・高温になった.有珠火山1663年は斑晶に乏しい流紋岩マグマであり,高圧・高含水量・低温で効率的に流紋岩質メルトが生成・分離・集積して噴火した可能性がある[均質な斑晶はメルト分離後に成長した].一方,樽前と北海道駒ヶ岳は斑晶に富む安山岩マグマであり,低圧・低含水量のもと,「噴火可能なマグマ」の生産に高温を必要としたとともに,珪長質メルトが分離せずマッシュの結晶ともども噴火したと考えられる.

著者

東宮 昭彦 後藤 芳彦 檀原 徹 デ・シルヴァ シャナカ

出版者

日本地球惑星科学連合

雑誌

日本地球惑星科学連合2019年大会

巻号頁・発行日

2019-03-14

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[背景・手法] 大規模火砕流を伴うカルデラ形成噴火は,大災害を引き起こすため,的確な事前予測が求められる.それには噴火の準備過程やトリガーの理解が必要であり,適切な対象における詳細な岩石学的分析とマグマ過程推定はその有力手段である.洞爺カルデラ噴火は,新鮮な試料が得られるなど対象として適切であり,さらに火砕流影響範囲内に都市や重要インフラ等が存在することから,その理解は社会的意義も大きい.また,後カルデラ火山として中島と有珠を持ち,後者は日本有数の活火山でもある. 洞爺カルデラには多数の研究例があり(e.g., 鈴木・他, 1970; 池田・勝井, 1986; Machida et al., 1987; Feebrey, 1995; Lee, 1996; 町田・山縣, 1996),大規模火砕流と広域火山灰を150km3以上放出する破局的噴火を約11万年前に起こしたこと,マグマは高シリカ流紋岩マグマであること,などが判明している.しかし,噴出物のユニット区分や対比は研究者ごとに見解が分かれるほか,岩石学的解釈には不適切な点があった.そこで,新たな地質調査に基づき,ユニット区分や対比の見直し,ユニットごとの分布範囲と噴出量推定などを行なった.さらに,全岩化学組成(XRF),火山ガラスおよび鉱物化学組成(EPMA, LA-ICP-MS)の分析,および種々の解析を行ない,噴火推移やマグマ過程を見直した.[結果] 洞爺カルデラ噴出物は下位からunit 1〜6に分けられ,噴出量合計は広域火山灰や海没部分を除き36.8km3以上であった [詳細はGoto et al. (2018)を参照].unit 1は細粒の火山ガラス片からなる降下火山灰層,unit 2, 4, 5, 6は火砕サージ・火砕流堆積物,unit 3はベースサージと降下火砕物の互層である.このうちunit 4やunit 5下部, 6下部は岩塊に富む.本質軽石の大半は白色で,unit 6を除き全岩組成は均質である(SiO2≒77%・K2O≒2.8-3.2%; Feebrey(1995)のopx-HSRに相当).unit 6の本質軽石の一部は灰色や縞状で,全岩組成に2種のバリエーションがある.1つは中島の安山岩組成へと向かうもの(同hb-LSR),もう1つは有珠の流紋岩組成まで伸びるもの(同cum-HSR)である. ガラスおよび鉱物組成も,unit 6でバリエーションが大きい.たとえば斜長石は,An組成の違いからtype-A, -B,-Cに大別できる.このうちtype-A (An≒12)が圧倒的に多い.type-Bは基本的にAn≧90であるが,An≒80のサブグループ(type-B')もみられる.type-Cは,type-C1(An≒20),-C2(≒35),-C3(≒55)に細分され,C2, C3には部分溶融組織がある.直方輝石や磁鉄鉱もほぼ同様のバリエーションを持つ.石英はtype-A,単斜輝石はB',ホルンブレンドとイルメナイトはC2とC3のみにみられた.マグマA(type-A斑晶を持つマグマ;以下同様)は主マグマ溜まりの珪長質端成分マグマ,マグマBは高温苦鉄質マグマ,それ以外は両者の中間的マグマと考えられる.輝石温度計(Putirka, 2008),鉄チタン酸化物温度計(Andersen & Lindsley, 1985),などから見積もった各マグマ温度は,Aが≦800℃,C1, C2, C3, B'が800〜890℃,Bが≧900℃,となった.斑晶の微量元素濃度や累帯構造から,C2, C3, B'は近縁で噴火直前までA, C1と物質的やりとりがない,B'はBを元々の起源とする,C1のみ噴火前にAと相互作用した,といったことが推定できた. type-A斑晶には逆累帯が発達せず,元素拡散の速い磁鉄鉱でも拡散時間は数日以下と短い.一方,type-Bの斜長石や輝石の多くはMgなどが顕著に拡散し,高温マグマ注入から噴火まで数百年程度あった.[推定されるマグマ過程] 洞爺カルデラ噴火は,水蒸気プリニー式噴火(unit 1)で始まり,大量の火砕サージ(unit 2)の放出が続いたが,その後噴出レートが一旦低下して小規模マグマ水蒸気噴火(unit 3)に移行した.しかしほどなくカルデラ陥没が始まり(unit 4),大規模火砕流放出(unit 5, 6)に至った.unit 2放出によるマグマ溜まり圧力低下が,噴出レートの一旦低下とその後のカルデラ陥没を引き起こしたと考えられる. 噴火直前には,主マグマ溜まりにマグマA(高シリカ流紋岩)が大量に蓄積していたほか,C1, C2, C3, B', Bのマグマが存在した.マグマAはマッシュ状マグマ溜まりから珪長質メルトが分離・蓄積したものであろう(e.g., Wolff et al., 2015).高温マグマ(B)は数百年以上前に貫入し,上記マッシュとの相互作用によってマグマC2, C3, B'を生じさせた.マグマAには,噴火直前まで高温マグマの影響が全くなく,マグマ混合は噴火直前〜最中に受動的に生じたと考えられる.噴火のトリガーは高温マグマ注入ではなく,断層運動など外的トリガー(e.g., Gregg et al., 2015)の可能性が高い.噴火末期にみられるマグマ組成のバリエーションは,中島や有珠との関連を想起させ,更なる再検討が必要である.

著者

宇都 浩三 風早 康平 斎藤 元治 伊藤 順一 高田 亮 川辺 禎久 星住 英夫 山元 孝広 宮城 磯治 東宮 昭彦 佐藤 久夫 濱崎 聡志 篠原 宏志

出版者

学術雑誌目次速報データベース由来

雑誌

地學雜誌 (ISSN:0022135X)

巻号頁・発行日

vol.110, no.2, pp.257-270, 2001

被引用文献数

7 13

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To understand the eruptive mechanism of the 2000 Miyakejima volcanic activity, we conducted intensive geological, petrographic, and mineralogical studies on the pyroclastics of the August 18 eruption. Volcanic ashes, which were rich in accretionary lapilli, covered most of the islands. Cauliflower-shaped bombs and lapilli were ejected along with accidental lava blocks. Black-colored angular scoriaceous particles with abundant vesicles 10 -100 μm in diameter are found among ashes, comprising about 40 wt. % of total constituents. These bombs, lapilli, and black ashes have identical bulk chemical compositions and constituent mineral compositions, suggesting a common origin. Existence of oxidized ashes and accretionary lapilli attached to a large flattened bomb and chemicallyreacted anhydrite particles trapped in the voids of bombs suggest that bombs were still hot and ductile when they were emplaced on the ground. We, therefore, conclude that the August 18 eruption was a phreatomagmatic eruption and cauliflower-shaped bombs and black ashes were essential magmatic materials. Significant SO<SUB>2</SUB> emissions from the volcano after August 18 also suggest convective upwelling of magmas to a shallower level beneath the volcanic edifice. We propose a magma-ascending model in which vesiculating magmas continuously ascend through the wall of subsided piston-like blocks.