活火山からの過剰な脱ガスについて : そのマグマ過程と機構  [in Japanese] Excess degassing of active volcanoes : processes and mechanisms  [in Japanese]

噴火時に放出される揮発性成分は, 噴火時に重要な役割を果たすにもかかわらず, その揮発性の性質ゆえに, 噴火後岩石などに固定されないため, 長い間, その組成や放出量は不明であった。最近10年ほどの間に, 様々な顕微分析法は, メルトインクルージョンの揮発性成分濃度の測定を可能にし, 火山ガスの遠隔観測法(TOMSやCOSPEC)は, 噴火時あるいは非噴火時のSO_2放出量の直接測定を可能にした。観測された火山噴火時のSO_2放出量は, メルトインクルージョンのS濃度とマグマ噴出物量から推定される量よりも一桁から二桁も過剰である(過剰な脱ガス)ことが多いことが明らかとなった。この過剰なSO_2の脱ガスは, anhydriteの分解により生成したSO_2による, あるいは, 噴火前にマグマ溜りに存在していたSO_2を含む気泡によるなどの原因が考えられている。非噴火時の活火山から放出されるマグマ起源ガスは, その存在自体が過剰な脱ガスである。多くの火山で100-4000 t/d規模のSO_2の放出がみられ, 大量のマグマが非噴火時にも脱ガスしていることが示唆される。火山ガス放出量およびマグマの揮発性成分濃度を用い, 伊豆大島, 桜島, 薩摩硫黄島, 有珠, ストロンボリおよびエトナの各火山についてどの程度の量のマグマが脱ガスに関与しているのかを示した。いくつかの火山では, この規模のガス放出が1000年以上にわたり続いており, 大規模なマグマ溜りから継続的にガスが供給されていることを示す。非噴火時の脱ガス機構として, 火道内マグマ対流がマグマ溜りから未脱ガスマグマを火道上部に運搬し, マグマが効率的に脱ガスするというモデルを示し, 伊豆大島を例に検討し, この対流が玄武岩質マグマから流紋岩質マグマまで幅広く生じうろことを示した。長期にわたり生産された大量の脱ガスマグマは, 脱ガスにより結晶化が促進され, ガブロなどとして, 火山体下部に貫入しているものと推定された。

Because volatile species disperse from erupting magma to the atmosphere, mass and composition of the volatile components emitted during eruptions has been poorly quantified, in spite of their important roles on eruption mechanisms. New techniques to estimate mass and composition of the volatiles emitted during eruptions were largely developed during the last decade, such as micro analyses of melt inclusions trapped in phenocrysts for estimate of volatile content in the pre-eruptive melts, and remote monitoring of eruptive gas emissions by TOMS and COSPEC. If all the volatile components are exsolved from silicate melt during eruption, an amount of the volatile components emitted during eruptions can be petrologically estimated by multiplying an erupted mass of melt and volatile concentration in pre-eruptive melt. However, comparison of the petrological estimate with the results of direct gas flux measurements of TOMS and COSPEC revealed that volcanoes commonly emit volatiles in excess of the petrological estimates, and the phenomenon is referred as 'excess degassing'. The 'excess degassing' of SO_2 during many explosive eruptions may be attributed to either decomposition of S-bearing phenocrysts (anhydrite) or existence of SO_2-containing pre-eruption vapor phase in magma chamber. Anhydrite decomposition may work for eruptions with small decompression rate such as effusive lava flow and dome-forming eruptions. Quiescent degassing during uneruptive periods is clearly another case of the 'excess degassing'. Monitored sulfur dioxide flux during the quiescent degassings ranges 100-4000 t/d, which corresponds to the production rate of the degassed magma ranging 0.1-1 Mt/d. Some active volcanoes continue the 'excess degassing' for longer than 1000 years suggesting a continuous degassing of a large magma chamber (>100 km^3). Examples from Izu-Oshima, Sakurajima, Satsuma-Iwojima, Usu, Stromboli and Etna volcanoes are discussed for the degassing rate and its implications. 'Magma convection in a conduit', one of mechanisms responsible for quiescent degassing from magma chamber, is numerically tested for various volcanoes of basaltic to rhyolitic compositions. Large volume of the degassed magma might descend down to a magma chamber resulting in crystallization due to degassing, and/or intrude into a volcanic edifice forming gabbroic/granitic intrusives.