第8回 マグマの発生と 多様なマグマの成因 1 第8回 マグマの発生と 多様なマグマの成因 教養教育科目 地球と環境 石崎泰男(理学部地球科学科)

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第8回 マグマの発生と

多様なマグマの成因

教養教育科目 地球と環境

石崎泰男(理学部地球科学科)

本日の内容 マグマ誕生のカラクリについて、マントル物質の状態図を用いて概説する。また、多様な化学組成のマグマがどのようにして生じるかを概説する。

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第5章 マグマの多様な種類 第6章 マグマは変化する

火山は局在する

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プレートテクトニクスと火山の分布

地球の内部構造

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岩石の化学組成

火成岩分類

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マントルを構成する岩石 ペリドタイト（カンラン岩）

http://www.ess.sci.osaka-u.ac.jp/lobby/rock-sample.html

https://staff.aist.go.jp/t-yoshikawa/Pictures/Thinart/Granite01.html

現在の地球の大陸と海洋の分布

http://en.wikipedia.org/wiki/World_map

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地球表面の標高とその面積の分布

http://www.keirinkan.com/kori/kori_earth/kori_earth_1_kaitei/contents/ea-1/1-bu/1-1-1.htm

海洋の観測・調査が進み、海洋底の深度・構成岩石が解明されてきた。

http://www.geol.sci.hiroshima-u.ac.jp/~geotect/hayasaka/basalt.html

http://nh.kanagawa-museum.jp/kenkyu/epacs/museum3/h2_3_1_1.htm

海洋地殻を構成する岩石 玄武岩

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大陸地殻を構成する岩石 花崗岩

http://www.geol.sci.hiroshima-u.ac.jp/~geotect/stonemuseum/ig-rock.html

https://staff.aist.go.jp/t-yoshikawa/Pictures/Thinart/Granite01.html

火成岩分類

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火山岩 vs 深成岩

斑状組織 vs. 等粒状組織

顕晶質組織（花崗岩×30） 斑状組織（玄武岩×30）石基は非顕晶質組織をもつ

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火成岩分類

有色鉱物 vs 無色鉱物 カンラン石 輝石 角閃石 黒雲母

斜長石 石英 正長石

有

色

鉱

物

無

色

鉱

物

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鉱物の化学組成

岩石の化学組成

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Q：なぜマントルの融解で生じた玄武岩マグマは、カンラン岩と 組成が異なるのか？

考え方：

１．部分溶融 vs 全溶融 ２．カンラン岩の相図 ３．ソリダス vs 地温

部分溶融とは？

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カンラン石：マントルの主要構成鉱物 （Mg, Fe)2SiO4 Mg:Fe=9:1

固溶体

カンラン石の相図をもちいて （Bowen and Schairer, 1935）

1200

1600

1400

FoMg2SiO4

P = 1 atm

(wt. %)

カンラン石

（固溶体）

1800

1205100 80 60 40 20 0

FaFe2SiO4

1890

M

T(℃)

融液

カンラン石

＋融液

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地温 vs. カンラン岩のソリダス

地温曲線

カンラン岩のソリダス（無水）

温度（℃）

150

0

50

100

10000 500 1500

マグマの形成場

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マグマ成因の整理

マグマの成因

• 発散境界＝減圧融解

• 収束境界＝加水融解

• ホットスポット＝昇温融解

日本列島でのマグマ成因

（１）火山前線の存在

（２）2列の火山帯

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火成岩分類

マグマ名＝岩石名（＋質）＋マグマ 例：玄武岩質マグマ＝ハンレイ岩質マグマ＝塩基性マグマ

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なぜ多様なマグマが生じるのか？ （１）結晶分化作用

A

鉱物X鉱物Y

鉱物Z

マグマの液体部分の化学組成の変化

DB C

1200℃ 600℃

マグマの冷却

密度差による鉱物の分別

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層状貫入岩体

http://minerva.union.edu/hollochk/skaergaard/introduction.htm

結晶分化作用のカラクリ ①玄武岩マグマからカンラン石を取り除く

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結晶分化作用のカラクリ ②玄武岩マグマから

カンラン石と斜長石を１：１の割合で取り除く

なぜ多様なマグマが生じるのか？ （２）地殻の同化作用

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地殻の同化作用のカラクリ 玄武岩マグマに花崗岩地殻を融かす

なぜ多様なマグマが生じるのか？ （３）マグマ混合

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マグマ混合のカラクリ 玄武岩マグマと分化したマグマを混ぜる

縞状溶岩：マグマ混合の証拠

玄武岩→

流紋岩→

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なぜ多様なマグマが生じるのか？ （４）玄武岩質地殻の部分融解

部分融解：原岩よりもSiO2（融けや すい成分）に富む融液

生じる

カンラン岩→玄武岩マグマ 玄武岩→酸性マグマ

玄武岩質地殻の部分融解のカラクリ

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どこで玄武岩質地殻は融けるのか？

板書で解説 （１）海洋地殻 （２）下部地殻

大陸地殻が作られ始めている場