雲仙普賢岳噴出物の岩石組織と噴火モデル  [in Japanese] A model of the 1991 eruption of Unzen volcano inferred from petrographic textures of the ejecta  [in Japanese]

雲仙普賢岳の1991年噴出物の岩石組織の3つの側面(斜長石斑晶の累帯構造, 気泡組織, 石基結晶度)について記述し, ドームを形成するデイサイトマグマの噴火の引き金, 脱ガス過程, 結晶作用についての制約条件について議論した。1つ目の側面は斜長石斑晶の累帯構造であり, それは逆累帯構造を呈するリムでMgO, FeO^*量が増加しており, 噴火直前に珪長質の斑状マグマとより苦鉄質な無斑晶質マグマの混合が生じたことを示している。雲仙普賢岳は南北張力場の地溝帯中にあり, 火山下のマグマポケットは東西方向に伸びた割れ目状の形態をとっていると考えられる。これまでに知られている室内実験によると, マグマで充たされた2つの割れ目が接近すると互いに近づいて合体する傾向があり, いったん合体すると割れ目の上昇速度は急増する。雲仙普賢岳1991年噴火の場合もマグマで充たされた割れ目の合体が, マグマポケットの上昇のきっかけとなり5月20日の溶岩ドーム出現に至ったと考えると, 1989年の地震発生-マグマ混合現象-ドーム噴出のタイミングやマグマ混合現象がうまく説明される。雲仙普賢岳ではドーム噴火が爆発的なプリニー式噴火に伴っておらず, 上部地殻でマグマの上昇速度が小さく, マグマが地表に至る前に揮発性成分の脱ガスが効果的に生じていると考えられる。雲仙普賢岳の1991年噴出物の気泡組織は多様な変形構造を呈しており, 粘性の高い溶岩の流動により気泡の変形が生じている。溶岩の含水量は気泡の変形度と関係があり, 火道中での粘性の高い溶岩の脱ガスが, 溶岩の流動により気泡の連結が促進され見掛けのガス透過率が高まったために生じた可能性が考えられる。1991年噴出物の含水量は全岩で0.2-0.5wt%であり, 1気圧での飽和含水量(0.1wt%)よりも大きい。一方, 火砕流発生を伴わなかった1792年, 1663年溶岩の含水量は0.1wt%以下である。溶岩の石基の結晶度についてみると, 1991年溶岩は20-30Vol%であり, 1792年溶岩1663年溶岩では結晶度が約50%と明瞭な違いが認められた。1991年溶岩は1792年溶岩よりも粘性が高く, 脱ガスが不十分であったために石基ガラス中の高い含水量を生じ, 結晶作用が不十分にしか進行しなかった。粘性の高い溶岩の不完全な脱ガスが溶岩の自爆性, ひいては火砕流発生の条件となっていることが考えられる。

Three aspects of petrographic textures of the 1991 eruption products of Unzen Volcano have been dealt with to infer and model the triggering of eruption, and degassing and crystallization of dome forming dacite. The first aspect is zoning of plagioclase phenocryst, which gives information about the magma mixing process at the time of eruption. Plagioclase phenocrysts in the dacite show marked increase of MgO and FeO^* (total iron as ferrous) at the rim, suggesting mixing of phyric felsic and aphyric mafic magmas just prior to eruption. Because Unzen volcano is situated in the extensional stress field, it is conceived that magma pockets beneath the volcano conform magma-filled crack structure. It has been shown that connection of two magma-filled cracks results in much faster uprise of magma. Such a process might subsequently caused mixing of magmas and extrusion of dome lava on May 20, 1991. The second aspect is vesicle texture, which gives information about the degassing processes. Dome extrusions without associated Plinian eruptions at Unzen volcano suggest slow uprise of the magma in the upper crust and the effective degassing of volatiles (mostly H_2O) before reaching the surface. Vesicle texture of the ejecta of Unzen 1991 eruption shows various degree of deformation, suggesting that vesicles are de formed during thef lowofviscous magmas. Thetexture of vesicles is correlated with the water content of the lava. This correlation suggest that degassing from the viscous magma was promoted by the apparent increase of permeability in the porous lava through channeling of the vesicles by flow shearing in the conduit. The third aspect of rock textures is crystallinity and water content of ground mass. The extruded dome lava contained 0.2-0.5 wt.% of water in bulk rock, which is above the 1-atm equilibration water content of magmas (ca.0.1 wt.%). The ground mass crystallinity of the 1991 ejecta is 20-30 vol.%, whereas those of the 1792 and 1663 lavas, which did not produce pyroclastic flows, are ca. 50 vol.%. High viscosity of the 1991 lava might have caused incomplete degassing of magma, which resulted in high water content in the ground mass and prohibited crystallization. High water content of the extruded lavas may be the major factor of the self-explosive nature, which controlled the generation of pyroclastic flows.