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2014年7月19日 (土)

マグマのもとはどんな物質か!岩石・水が混ざった流体説!

火山が噴き出す溶岩や火山灰などのもとになるマグマは地中深くで生じて上昇してきます。日本など海洋プレートが沈み込む地域では、プレートの境界線付近でマグマができていることは間違いないと考えられていますが、でき方については議論が続いています。

 

今のところ、海洋プレートから作られたのか、マントルからできたのかの2つに大別できます。海洋プレート説では、マントルの中に沈み込んだプレートの堆積岩などが高温になって溶けマグマのもとになるといいます。この説は、玄武岩だけでなく、よりケイ酸化合物を多く含む安山岩などができる理由を説明しやすいと言います。

 

もう一つのマントル説はもう少し複雑で、プレートに閉じ込められていた水分がしみだしてマントルに加わると溶解温度が下がり、マントルが溶けてマグマができると言うものです。マントル対流が上昇してくる中央海溝付近のマグマに比べ、プレートが沈み込む地域のマグマは金属イオンなどに水が溶けやすい成分をより多く含むことなどが根拠になっています。

 

どちらの説でもプレートの成分がマグマに取り込まれると考えるのですが、プレートの岩石がそのままマグマのもとになるのか、それとも水分を経由してマントルに混ざるのか、が違っています。最初にできたマグマが地中を上昇する途中でマントルなどを取り込み、最終的に玄武岩質や安山岩質など種類の異なるマグマができる点は同じです。

 

ここに、最近新たな仮説も加わりました。プレートの水と岩石が混じり、それが液体と気体の性質を合わせ持つ「超臨界」状態になって、マグマのもとになるという説で、三部東大助教授や川本京都大助教授らが発表したものです。きっかけは超臨界流体がこれまで考えられていたよりもずっと浅い100キロメートルほどの深さでできる、という実験結果です。これまで超臨界流体は数百キロメートルより深い場所でないと出来ないと考えられていたのです。

 

新仮説は海洋プレートが深さ100キロあたりまで沈んだ路線上に火山が並ぶ理由を説明できると言います。また地上へと上昇する途中で超臨界流が分かれて成分の異なるマグマを作ると考えられ、玄武岩質と安山岩質のマグマが近くで共存する理由も説明しやすいと言います。一方で、超臨界流体は約60%が水で、「実験でマグマの化学組成はよく似ていますが、水は現実より多い」といいます。地上に出るまでにマグマから多くの水分がなくなる過程をどう説明するかが課題となっています。

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