【本学研究者情報】

〇大学院理学研究科地学専攻　教授　中村美千彦
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【発表のポイント】

• 約1000℃のマグマ中での結晶生成を電子顕微鏡下で直接観察することに成功しました。
• 噴火様式の遷移を記録する高数密度のナノ結晶は、マグマの液体部分が組成ゆらぎにより2相に分離したのち核形成した可能性があります。
• マグマの2相分離とナノ結晶の生成は火道浅部や地表付近で起こり、噴火様式に影響を与える可能性があります。
• 一方、ナノ結晶の生成がマグマ溜りや火道深部で爆発的噴火を誘発するという既往研究のモデルは否定されます。

【概要】

火山噴火の爆発性が何によって決定されているのかは、火山学における最大の未解決問題の一つです。近年、火山噴出物中のガラスだと思われていた部分に高数密度のナノ結晶（図1）がみつかり、それが火山噴火の爆発性に与える影響が注目されていました。

東北大学大学院理学研究科地学専攻 無盡真弓助教（現：北海道大学大学院理学研究院地球惑星科学部門）、中村美千彦教授は、約1000℃のマグマ中でナノ結晶が高数密度で生成する様子を電子顕微鏡下で直接観察することに成功し、それらが液相不混和^（注1）と呼ばれる現象を経て核形成している可能性があることを明らかにしました。このことは、そのような結晶を含むマグマが、火道浅部や地表付近を比較的ゆっくり上昇したことを意味します。液相不混和やナノ結晶の生成は、噴火の爆発性を変化させる可能性がある一方、マグマが火道深部やマグマ溜りのような地下深部で生成し、爆発的な噴火を誘発するという既往のモデルは成り立たないと言えます。

本成果は、日本時間7月9日に地球科学分野のトップジャーナル「Geology」に掲載されました。

図1. （左）天然の火山噴出物中（霧島火山新燃岳2011年噴火）に観察されるナノ結晶の電子顕微鏡像（反射電子像）と、その均質な火山ガラスに見える場所（□）を拡大したもの（右）。ナノ結晶（明るい粒々）が晶出していることがわかる。輝度の違いは化学組成の違いを示し、種類の異なる鉱物が含まれていることを示す。

【用語解説】

注1. 液相不混和：液相不混和とは、水と油のように液体が分かれる現象で、ここでは均一な状態のマグマの液体部分が、液体のまま二つの相に分離する現象を言う。液相不混和には、核形成を伴い、液―液間の界面を持つ液滴が生じるバイノーダル型と、核形成や界面の形成を伴わずに、組成のゆらぎによって二つの相に分離するスピノーダル型の二種類の分かれ方がある。

【論文情報】

タイトル：When and how Fe-oxide nanocrystals form: Insights from in situ FE-SEM and implications for eruption dynamics
著者：Mayumi Mujin*,1, # and Michihiko Nakamura1
*責任著者：東北大学大学院理学研究科地学専攻（現：北海道大学大学院理学研究院地球惑星科学部門）　無盡　真弓（むじん　まゆみ）
1東北大学大学院理学研究科地学専攻
#現所属：北海道大学大学院理学研究院地球惑星科学部門
掲載誌：Geology
DOI：10.1130/G54466.1

詳細（プレスリリース本文）

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