地質学：上部地殻での泡の蓄積とマグマだまりの進化におけるその役割

火山噴火は、大量のガスを大気へ輸送する。特に、大規模な爆発的珪質噴火の際に放出される硫黄は、地球の寒冷化をもたらす可能性がある。従って、火山学の重要な目標は、地殻浅部に蓄えられた大量の結晶に乏しい珪質マグマの噴火可能性を評価し、こうした噴火の際に放出され得る揮発性物質の量の理論的上限を求めることである。非常に進化した結晶に乏しい珪質マグマが深成岩よりも火山岩を生成しやすいというのは不可解である。この観測結果は、結晶に乏しい珪質マグマの方が結晶に富んだ珪質マグマより噴火しやすいことを示唆している。さらに、非常に結晶に乏しい噴火のよく研究された例（例えば、カトマイ噴火、タウポ噴火、ミノア噴火）では、メルトに蓄えられていると推定される硫黄の量の10～20倍の硫黄がしばしば放出されている。本論文では、こうした2つの観測結果は、マグマ性揮発相（MVP）が帯状になったマグマだまりの中を浮力によって上昇する際にどのようにふるまうかに依存することを立証する。我々は、結晶に富んだマグマと結晶に乏しいマグマにおけるMVPの輸送を支配する流体力学を調べることで、毛管応力と、MVPと母体メルトの間の粘性差との相互作用が、MVPがマグマだまりの結晶に富んだ部分を効率よく移動して、結晶に乏しい部分に蓄積する傾向があるという、直観に反するダイナミクスをどのようにもたらすかを示す。結晶に乏しいマグマにおけるMVPの低密度の泡の蓄積は、そうしたマグマの噴火能力に影響を及ぼし、爆発的噴火の際に過剰な硫黄が放出される原因となっている可能性がある。

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