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今キラウエア火山の中で何が起きているの? ハワイ火山観測所の答え

今週の #VolcanoWatch を #HawaiianVolcanoObservatory からお届けします。
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火山の中で起こっている現象を推測する方法は?


『火山の中で何が起きているのか?』というのは、 lower East Rift Zone で起こっているキラウエア火山の噴火についてよく聞かれる質問の一つです。噴出した溶岩の化学的性質が、この質問に答えてくれます。

キラウエア噴火に供給されるマグマは、メルト(溶けた溶岩)、鉱物の結晶、溶け込んでいるガス成分や気体のガス (発泡したガス)で構成されています。マグマを構成する要素は、マグマの温度や圧力、その他の条件に応じて、溶けていたり結晶したりします。

結晶の晶出量でマグマの温度を推測


実験によって、マグネシウムとカルシウムは温度に応じて溶融状態と特定の鉱物結晶状態の間で変化することが分かっています。したがって、溶岩中のマグネシウムとカルシウムの量は、マグマの温度を示しています。

いくつかの元素は、ハワイのマグマ中で成長する鉱物の結晶には含まれません。 これらの元素は、マグマが冷えて多くの結晶が晶出するにともない、マグマ中の濃度が高くなります。したがって、これらの「incompatible」元素の濃度は、噴火前にマグマがたまっていたかを示しています。 十分長くたまっていると、マグマでは結晶が成長し、「incompatible」元素の濃度が高くなります。

噴火開始時の溶岩の温度


2018年5月3日の噴火開始から数時間の時点で、ハワイ大学のヒロ地球化学研究所とUSGSハワイ火山観測所が協力してlower East Rift Zone (LERZ)の溶岩の最初のサンプルを採取しました。この溶岩は、たまっていたマグマ由来でした。LERZ溶岩(1090度)は過去35年以上にわたって噴火したPu'u 'Ō'ō溶岩(1140度)よりもはるかに低温かつ、分化していました。このことは驚くべきものではありませんが、噴火の間に記録されたのは初めてです。

しかし、驚きの発見がありました。ラインに沿っていない唯一の噴出口であるFissure 17は、Kīlaueaでかつて見つかっていない、最も低温で化学的に分化した溶岩を噴出していました。その温度は1030度でした。

前回のLERZの噴火は今回と同じようなパターンで、進化したマグマが最初に噴火し、その後温度が高くなり"新鮮な"マグマを噴出しました。Leilani Estatesで噴火した初期のLERZ溶岩は、1955年初期の溶岩と組成が似ており、同じ地域で噴火しており、起源は同じでであると考えられます。

Kīlaueaの下部地域の過去の噴火や貫入から、たまっている間に分化したマグマが発見されることでしょう。過去のイベントでは、ガス圧が足りずに表面に到達できなかったマグマも存在しています。その後、たまっている間にマグマは分化しました。

Kīlaueaはとても大きいので、マグマが特定の地域に戻ってくるまでには数十年かかることがあります。 その間、たまっていたマグマは冷え、結晶が成長し、徐々に組成が変化します。 新しい溶岩流が山体を通り過ぎて地表に向かうと、たまっている別のマグマ体に遭遇する可能性があります。 貫入しているマグマは、液体状態でたまっているマグマを押し出したり混ざったりすることができます。

噴火開始から20日間、溶岩の温度や組成に変化が見られた


LERZの噴火が続き、5月11日に採取されたサンプルは、溶岩の組成がわずかに高温(1105度C)に変化し、マグマの分化が減ったことを示していました。その後すぐに、fissure 20からのʻaʻā溶岩流が海に到達しました。.

次の12日間で、溶岩の化学的性質は1130〜1140度に均衡するまで熱くなり分化が減りました。この温度への到着は、fissure 8からの連続した大量の噴火に先行して起こっており、科学者は何かの変化の可能性を察知していました。

この新しい溶岩には、豊富な肉眼サイズのolivineの結晶が含まれています。これらの一部は、一連のLERZ噴火シーケンスが始まる前に頂上のマグマ中に晶出していたolivineのタイプに似ています。今述べた溶岩の組成は、最近のpuʻu ʻōʻōや頂上の溶岩とは正確には一致していませんが、似ています。このことは、頂上の崩壊の規模が、LERZから噴出した溶岩の体積と同じであるという地球物理学的観測結果とよく相関しています。

結論


マグマはKīlaueaのEast Rift Zoneから最大45km移動し、冷やされ、深いリフトに溜まっていたマグマと混合されて、組成がわずかに変化した溶岩になりました。 私たちが行っている地球科学的調査は, 火山の中で何が起こっているかを理解するのに役立つはずです.

写真


kīlauea火山のlower East Rift Zoneが2018年5月3日に噴火したとき、溶岩は約1090度でした。噴火が進行するにつれて、より新しいマグマがfissureに供給され、噴出した溶岩は次第に熱くなり、結果としてより流動的になり、遠方まで溶岩流を流しました。 溶岩の温度は現在、1130〜1140度で均衡しています。 これらの温度測定値から、火山内部で何が起きているのか考察できます。 C. ParchetaによるUSGS写真。

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kilauea

Author:kilauea
地質が大好きで、最近は火山活動に興味を持っています。
今夢中になっているのが、世界で一番安全な噴火をしているというキラウエア火山。現在の噴火の様子、過去の噴火の様子を残す地形など、皆さんとシェアしたいと思います。

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