わめて複雑な噴火過程を経ている。本論では，噴出物中 の斑晶鉱物の化学組成を検討することによって，この複 雑で特異な噴火活動をもたらした火山下のマグマ供給シ ステムおよびマグマ溜りプロセスについて明らかにする ことをめざした。 1 はじめに 日光火山群の構成メンバーである日光男体火山は， 20ka から 12ka の約 7000 年間というきわめて短期間に山 体形成を行った中型の成層火山である（阿久津，1979； 村本，1992 など）。12ka に生じた日光男体火山最後の噴 火活動は，特に大規模で爆発的なものであり，しかもき
平野 公平
＊・高橋 正樹
＊＊Eruptive products of the last stage of Nikko- Nantai volcano consist of three serieses, the Imaichi, Shirogake and Misawa, based on stratigraphy and whole- rock major element chemistry. The Imaichi- series is composed of the Imaichi pumice- fall, Shizu scoria- flow and Takanosu scoria-fall. The phenocryst of Imaichi- series comprises plagioclase, oliv-ine, orthopyroxene and clinopyroxene; its total content is 0.8 to 15 vol％．The core composition of plagioclase of Imaichi-series shows bimodal distribution of An=80 and An=90. The content of An=80 plagioclase decreases with decreasing whole- rock SiO2 content. The compositional of phenocryst and crystal clot are similar, and plagioclase, orthopyroxene and clinopyroxene show reversed zoning. Orthopyroxene and clinopyroxene are not equilibrium with olivine on the basis of the Fe- Mg distribution between both minerals. The Imaichi-series is formed by magma mixing between mafic magma with An=90 plagioclase and olivine and high temperature poorly phyric felsic magma with An=80 plagioclase and pyrox-enes. The Shirogake- and Misawa- series is composed of the Shichihonzakura pumice- fall, Shirogake and Ryuzunotaki pumice- flows, and Misawa lava flow. The Shirogake- and Misawa-series can be unified as the Shichihonzakura- series, because whole- rock chemical compositions of felsic member of Shirogake- and Misawa-series are the same. The pheno-cryst of Shichihonzakura- series is composed of plagioclase, quartz, olivine, orthopyroxene, clinopyroxene and horn-blende, showing disequilibrium mineral assemblage; the compositions of phenocryst and crystal clot are similar. The Shi-chihonzakura- series is enriched in phenocryst; its total content is 15 to 60 vol％．Pyroxenes and dusty plagioclase are reversely zoned. Orthopyroxene and clinopyroxene are not equilibrium with olivine on the basis of the Fe- Mg distribu-tion between both minerals. The Shichihonzakura- series are produced by magma mixing between mafic magma with An=80 plagioclase and olivine and low temperature phyric felsic magma with An=50 plagioclase, quartz, pyroxenes and hornblende. It is concluded that the Imaichi-, Shirogake- and Misawa- series were derived from different magma cham-bers, and the magma plumbing system beneath the Nikko- Nantai volcano consists of a multiple magma chamber system. Keywords: Nikko-Nantai Volcano, mineral chemistry, phenocryst, crystal clot, magma mixing,
magma chamber, magmatic plumbing system
日光男体火山最末期噴出物の斑晶鉱物化学組成と
マグマ溜りプロセス
Chemical Composition of Phenocrysts in Products of the Last Eruption of Nikko-Nantai Volcano,
Central Japan, and Its Implications for the Processes in Magma Chamber
Kohei HIRANO
＊and Masaki TAKAHASHI
＊＊ （Received November 30, 2005）＊ Graduate school of integrated basic sciences, Nihon University: 3-25-40 Sakurajosui Setagaya-ku, Tokyo, 156-8550 Japan
＊＊ Department of Geosystem Sciences, College of Humanities and Sciences, Nihon University: 3-25-40 Sakurajosui Setagaya-ku, Tokyo, 156-8550 Japan ＊ 日本大学大学院総合基礎科学研究科： 〒156−8550 東京都世田谷区桜上水3−25−40 ＊＊ 日本大学文理学部地球システム科学科: 〒156−8550 東京都世田谷区桜上水3−25−40 No.41 （2006） pp.123−150
2 日光火山群
日光火山群は関東地方北部の火山フロントに位置する 第四紀火山である。日光火山群の活動は，火山群の東部
に位置する安山岩質の女にょほうあかなぎ峰赤薙成層火山の形成に始まる
（Fig. 1）。女峰赤薙火山は 500ka から 100ka 頃まで活動
を続けた（村本，1992；鈴木ほか，1994；佐々木，1994な
ど）。その後活動中心は西方に移り，於お ろ く呂倶楽ら，山さんのう王帽ぼう 子し，小こ ま な ご真名子，丹たんぜい勢などデイサイト∼安山岩質溶岩ドー
ム群や，太郎，大おお真ま な ご名子などの主として厚い溶岩流と溶 岩ドームからなるデイサイト∼安山岩質小型複成火山が 100ka から 50ka 頃にかけて相次いで形成された。20ka からは，丹勢火山を覆うように中型の安山岩質成層火山 である男体火山の活動が始まり，12kaまで続いた。12ka 以降は，活動の中心はさらに西方に移り，単成火山の 三 みつだけ 岳溶岩ドームや厚い溶岩流および溶岩ドームからなる 複成火山の日光白根火山などが噴出している。このう ち，日光白根火山は江戸時代に噴火活動を行った活火山 ▲ Nikko-Nantai Volcano 0 5km 37°00′ 139° 139°30′ 30′ 00′ 36° Fukushima Pref. Gunma Pref. Tochigi Pref.
Tanze Lake Chuzenjiko Taro Komanago Orokura Mitsudake Volcano Sannoboshi Omanago Nyoho-Akanagi Volcano Nikko-Shirane Volcano
Lava Dome
Nikko-Nantai Volcano
Fig. 1 Map showing the distribution of volcanic edifices in Nikko volcano group.
1km Altered zone Arasawa lava Nantai-minami lava Kegon Lava Nantai-kita stratovolcano Konagi stratovolcano Onagi lava Furunagi stratovolcano Nantai-nishi lava Shizu scoria-flow Shirogake pumice-flow Misawa lava
である。 3 男体火山の形成史 男体火山の形成は，玄武岩質の荒あらさわ沢溶岩，安山岩質の 華け厳ごん溶岩，男体南溶岩などの厚くて規模大きい溶岩流の 流出で始まる（佐々木，1993）（Fig. 2）。その後，玄武岩 ∼ 安山岩質の小こ薙なぎ成層火山および北部の安山岩 ∼ デイ サイト質の男体北成層火山などが形成され，玄武岩質の 大 おおなぎ 薙溶岩の流出後，安山岩質の古ふるなぎ薙成層火山が火山体の 中央部に噴出した。現在の火口周辺のアグルチネートは 古薙成層火山の一部であり，このときにプリニー式の噴 火活動が頻発した可能性が高い。最後に，安山岩∼デイ サイト質の男体西溶岩が流出して男体成層火山の形成は ほぼ終了し，最後の大規模噴火である12ka の噴火を迎 える（山崎，1957；佐々木，1993）。 4 男体火山 12ka の活動 男体火山12ka の活動は，爆発的なプリニー式噴火に よるデイサイト質の今いまいち市降下スコリアの噴出に始まる。 今市降下スコリア堆積物は，火口近傍では複数のユニッ トに分かれ、発泡の悪い黒曜石状の本質岩塊を含むこと がある。やがて噴煙柱の一部は崩壊して，デイサイト質 の志津スコリア流が少なくとも2 回にわたって，主とし て山体の北部に流下した。志津スコリア流は強溶結の志 津スコリア流堆積物を形成した。志津スコリア流堆積物 中には，長径数10cm 以下のキャベツ状の黒褐色本質岩 塊が含まれる。やがて爆発的な斜め噴火が起こり，斜め に噴出した噴煙によって安山岩質の鷹ノ巣降下スコリア 堆積物がもたらされた（須藤・山崎，1980）。その一部は 噴煙柱として立ち上がり東方にたなびいて，今市降下ス コリア堆積物の一部を形成した。 その後，顕著な時間間隙を置くことなく再び激しいプ リニー式の噴火が起こり，東方にたなびいた噴煙からデ イサイト質の七しちほん本 桜さくら降下軽石が降下した。噴煙柱の一 部は崩壊し，大規模な火砕流となって南西および南東方 向に流下し，南西方向では 竜りゅう頭ずの 滝たき軽石流堆積物，南東 方向では白しろ崖がけ軽石流堆積物を形成した。これらの火砕流 堆積物には，軽石とともに，スコリアや縞状軽石が含ま れる。 最後にデイサイト質の御み沢さわ溶岩が流出し，男体火山最 末期の12ka の大規模噴火は終了した。御沢溶岩の先端 部には火砕流堆積物が取り込まれており，その本質岩塊 には溶結凝灰岩も含まれる。また，御沢溶岩には多数の 苦鉄質包有岩が含まれ，しばしば黒色と灰白色の縞状構 造がみられる。日光男体火山最末期噴火で噴出したマグ マの総体積は0.74km3と推定されている（佐々木，1993 など）。 5 男体火山最末期噴出物の全岩化学組成 男体火山最末期噴出物は，SiO2変化図上で複数の異な るトレンドを示すことが知られている（佐々木，1994； 高橋・佐々木，1995；石崎・呉山，2004）。男体火山最末 期噴出物の全岩主化学組成をFig. 3 に示す（高橋・五十 嵐，2001）。 今市降下スコリア堆積物，志津スコリア流堆積物と鷹 ノ巣降下スコリア堆積物の主化学組成は，すべての酸化 物においてほぼ同一の直線的組成トレンドに載るので， これらを今市系列と呼ぶことにする。これに対して七本 桜降下軽石堆積物と白崖・龍頭滝軽石流堆積物，および 御沢溶岩と苦鉄質包有岩は，今市系列とは異なるそれぞ れ別の直線的組成トレンドを示すため，前者を白崖系 列，後者を御沢系列と呼ぶことにする。ただし，白崖系 列と御沢系列は，SiO2＝65 ∼ 67wt％ではほぼ同一の組 成を示すので，両者をあわせて七本桜系列と総称する。 今市系列は，今市降下スコリア堆積物，志津スコリア 流堆積物，鷹ノ巣降下スコリア堆積物の順に噴出し，そ れに伴いSiO2量は67wt％から 58wt％まで減少する。引 き続いて七本桜降下軽石堆積物が噴出されると，SiO2量 は67wt％まで増加する。続いて白崖・竜頭滝軽石流， 御沢溶岩・苦鉄質包有岩の順に噴出するが，苦鉄質包有 岩まで含めるとSiO2量は54wt％まで減少する。 全 岩 組 成 変 化 ト レ ン ド をSiO2変 化 図 上 で み る と， SiO2の組成範囲は，今市系列が65 ∼ 58wt％，七本桜系 列のうち，白崖系列が67 ∼ 55wt％，御沢系列が 67 ∼ 54wt％である。 SiO2＝53wt％における各トレンドの組成をみると， Al2O3は白崖系列，今市系列，御沢系列の順に少なくな り，MgO は御沢系列，白崖系列，今市系列の順に少な くなる。一方，P2O5は今市系列，御沢系列，白崖系列の 順に少なくなり，T iO2は今市系列，白崖系列，御沢系 列の順に少なくなる。K2O は今市系列と白崖系列が同じ 程度で御沢系列よりも富む。Na2O は白崖系列と御沢系 列が同程度で今市系列よりも高い。CaO と FeO＊ は各系 列ともほぼ同じ値を示す。FeO＊/MgO 比は今市系列と 御沢系列が同じ程度で，白崖系列よりも低い。 SiO2＝67％では白崖系列および御沢系列はほぼ同一の 組成を示し，これら両系列と比較すると，今市系列の方 がNa2O，MnO，P2O5，T iO2，FeO ＊ 量およびFeO＊/MgO 比に富み， Al2O3，CaO，MgO，K2Oに乏しい。
TiO2 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Al2O3 15 16 17 18 19 FeO* 5 6 7 8 9 10 MnO 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 MgO 1 2 3 4 5 6 7 53 55 57 59 61 63 65 67 SiO2(wt%) CaO 5 6 7 8 9 10 Na2O 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 K2O 0.9 1.4 1.9 2.4 high-K low-K P2O5 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 53 55 57 59 61 63 65 67 SiO2(wt%) 53 55 57 59 61 63 65 67 1 2 3 4 FeO*/MgO SiO 2 (wt%) TH CA
Misawa lava Mafic Inclusion Ryuzunotaki pumic-flow
Shirogake pumice-flow Shichihonzakura pumice-fall Takanosu scoria-fall (Hanatatezawa) Takanosu scoria-fall (Arasawa) Shizu scoria-flow Imaichi scoria-fall (Misawa)
Imaichi scoria-fall (Arasawa) Imaichi scoria-fall (Kiyotaki)
6 岩石記載 6−1 今市系列 （1） 今市降下スコリア堆積物 スコリアは単斜輝石斜方輝石デイサイトで，斑晶は斜 長石，斜方輝石，単斜輝石，不透明鉱物からなる。まれ にかんらん石を含むことがある。集斑晶の組み合せは， 斜長石＋斜方輝石，斜長石＋単斜輝石，斜長石＋斜方輝 石＋単斜輝石である。斑晶量は0.3 vol％と無斑晶質であ る。斑晶よりも集斑晶の方が多く見られる。石基は大部 分が淡褐色のガラスからなり，しばしば茶褐色から暗褐 色のガラスもみられる。斑晶および集斑晶中の斜長石は 自形を呈しており，最大長径は約3 mm で反復累帯構造 を示している。斜長石の多くは清澄であるが，中心部に メルト包有物を多量に含む蜂の巣状斜長石もしばしばみ られる。 （2） 志津スコリア流堆積物 スコリアは単斜輝石斜方輝石デイサイトで，斑晶は斜 長石，斜方輝石，単斜輝石，不透明鉱物からなり，まれ にかんらん石が含まれることがある。集斑晶の鉱物組み 合せは，斜長石＋斜方輝石，斜長石＋単斜輝石，斜長石 ＋斜方輝石＋単斜輝石である。斑晶量は4 vol ％で斑晶 に乏しい。斑晶斜長石は自形∼半自形で最大長径は 1.6 mm である。斜方輝石は自形∼半自形で最大長径 1 mm，単斜輝石は自形∼半自形で最大長径 0.6 mm であ る。石基は暗褐色から茶褐色のガラスからなり溶結組織 が発達し，まれに石質岩片を含むことがある。 （3） 鷹ノ巣降下スコリア堆積物 スコリアは単斜輝石斜方輝石デイサイトで，斑晶は斜 長石，斜方輝石，単斜輝石，不透明鉱物からなり，しば しばかんらん石を含む。集斑晶の鉱物組み合せは，斜長 石＋斜方輝石，斜長石＋単斜輝石，斜長石＋斜方輝石＋ 単斜輝石である。斑晶量は15vol％である。石基は茶褐 色のガラスからなる。 6−2 白崖系列 （1） 七本桜降下軽石堆積物 軽石は角閃石単斜輝石斜方輝石デイサイトで，斑晶 は，斜長石，斜方輝石，単斜輝石，石英，角閃石，不透 明鉱物からなる。集斑晶の組み合せは，斜長石＋斜方輝 石，斜長石＋単斜輝石，斜長石＋斜方輝石＋単斜輝石で ある。斜長石には蜂の巣状斜長石と清澄な斜長石がみら
Fig. 4 Back scattering images of plagioclase phenocryst in the eruptive products of Shichihonzakura-series. A, B and C show that patchy or mottled core is surrounded by oscillatory and normally zoned margin. D shows sieve texture along the rim of plagioclase grain; thin rim with high An content grows around the margin with sieve texture. Light colored portions indicate high An domain and dark colored parts represent low An domain.
A.
B.
れる。斑晶量は15vol％である。石基は無色から灰色の ガラスで，流状組織がみられる。 斑晶斜長石の最大長径は5 mm であり，その多くは破 砕を受けている。清澄な斑晶斜長石はパッチ状およびま だら状のコアを持ち，周縁部には反復累帯構造が発達し ている（Fig. 4）。斜方輝石は集斑晶に多く含まれ，最大 長径は1 mm ほどで自形である。単斜輝石は最大長径 3 mm で，周辺部が細かく破砕されているものもみられ る。石英は融食形を示し，反応縁を持たない。 （2） 白崖・竜頭滝軽石流 軽石は角閃石単斜輝石斜方輝石デイサイトで，斑晶 は，斜長石，斜方輝石，単斜輝石，石英，角閃石，不透 明鉱物からなる。斑晶斜長石は自形 ∼半自形で最大長 径は4 mm で，破砕されていることが多い。累帯構造が 発達しており清澄なものが多いが，まれに汚濁帯を持つ 汚濁（ふるい）状斜長石がみとめられる。清澄な斜長石 は，パッチ状およびまだら状のコアを持ち，周縁部に は反復累帯構造が発達している。斜方輝石は半自形で最 大 長 径2.6 mm である。単斜輝石は半自形で最大長径 1.8 mm で あ る。 角 閃 石 は 自 形 ∼ 半 自 形 で 最 大 長 径 0.8 mmであり，周縁部は分解して細粒の輝石などからな る反応縁が形成されている（Fig. 5 G and H）。 集斑晶の鉱物組み合わせは斜長石＋斜方輝石，斜長石 ＋単斜輝石，斜長石＋斜方輝石＋単斜輝石である。斑晶 に富み，斑晶量は44vol％である。石基は褐色から淡褐 色のガラスで，流状組織がみられる。 6−3 御沢系列 （1） 御沢溶岩 御沢溶岩は不均質で暗灰色部と灰白色部からなる。灰 白色部は，かんらん石含有角閃石単斜輝石斜方輝石デイ サイトであり，斑晶は，斜長石，斜方輝石，単斜輝石， 石英，角閃石，かんらん石，不透明鉱物からなる。集斑 晶の鉱物組み合せは，斜長石＋斜方輝石，斜長石＋単斜 輝石，斜長石＋斜方輝石＋単斜輝石，斜長石＋角閃石＋ 斜方輝石，斜長石＋角閃石＋石英である。斑晶に富み， 斑晶量は30 ∼ 60vol％である。斜長石は自形∼半自形で 最大長径4 mm，累帯構造が発達している。清澄なもの が多いが汚濁（ふるい）状のもの（Fig. 5 C and D），蜂 の巣状のもの（Fig. 5 E and F）も含まれる。清澄な斜長 石は，パッチ状およびまだら状のコアを持ち，周縁部に は反復累帯構造が発達している。単斜輝石は自形∼半自 形で，最大長径が3 mm である。斜方輝石は自形∼半自 形で，最大長径が2.6 mm である。角閃石は自形で最大 長径が2 mm であり，周辺部は分解して細粒の輝石など からなる反応縁が形成されている。また，角閃石には分 解し仮像化しているものも多い。石英は自形∼半自形 で，最大長径は1.4 mm である。かんらん石は半自形で， 最大長径が0.15 mmである。 灰白色部は全岩SiO2＝64wt％以上で石基は透明なガ ラスからなり，しばしば球顆組織が発達する。透明で清 澄なガラス石基部にハイアロピリティックな石基部が包 有されて場合がみられる。こうしたハイアロピリティッ ク石基部には，汚濁状斜長石やかんらん石が含まれてい ることがある。暗灰色部は，かんらん石含有角閃石単斜 輝石斜方輝石安山岩で，斑晶および集斑晶の鉱物組み合 せは灰白色部と同じであるが，灰白色部に比べて汚濁状 斜長石が多く含まれる。全岩SiO2＝64wt％未満であり， 石基はハイアロピリティックで褐色のガラス中に長柱状 の斜長石が多量に含まれている。 （2） 苦鉄質包有岩 苦鉄質包有岩はかんらん石単斜輝石斜方輝石安山岩で あり，斑晶は，斜長石，かんらん石，斜方輝石，単斜輝 石，石英，不透明鉱物からなる。集斑晶の鉱物組み合せ は，斜長石＋斜方輝石＋単斜輝石である。斑晶量は14 ∼19 vol％で，溶岩よりは斑晶に乏しい。斜長石には清 澄な斜長石，汚濁（ふるい）状斜長石，蜂の巣状斜長石 の3 つのタイプが認められるが，汚濁状斜長石が最も多 く，清澄なものは少ない。石基はハイアロオフィティッ ク組織を示し，やや不均質な見掛けを呈する。かんらん 石と石英の非平衡な組み合せがみられる（Fig.5 A）。石 英には輝石の反応縁が発達する（Fig.5 B）。 7 分析試料と分析方法 （1） 分析試料 全岩分析値が既知の噴出物試料の斑晶鉱物について， EPMAによって鉱物化学組成を求めた。御沢溶岩以外の 分析試料は，栃木県日光市清滝の日光ブロック採石場， 男体火山北西部の御沢上流，大真名子火山北東部の荒沢 上流，御沢溶岩およびその先端部において採取された。 清滝の日光ブロック採石場では，今市降下スコリア堆積 物，七本桜降下軽石堆積物，白崖軽石流堆積物から，ス コリアおよび軽石を採取した。御沢上流では，今市降下 スコリア堆積物および志津スコリア流堆積物からスコリ アおよび本質岩塊を採取した。荒沢上流では，今市降下 スコリア堆積物および鷹ノ巣降下スコリア堆積物からス コリアを採取した。御沢溶岩先端部では，竜頭滝軽石流 堆積物から軽石を採取した。 （2）分析方法 岩石試料を大型カッターでプレパラートの大きさに合
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
Fig.5 Phenocryst in eruptive products of Shichihonzakura-series.
A: olivine (Ol) coexisting with quartz (Qtz); B: quartz phenocryst surrounded by reaction rim of pyroxene; C: sieved plagioclase phenocryst (open nichol); D: sieved plagioclase phenocryst (crossed nichol); E: honey-comb plagioclase phenocryst (open nichol); F: honey-comb plagioclase phenocryst (crossed nichol); G: reaction rim of hornblende phenolcryst (open nichol); H: reaction rim of hornblende phenocryst (hbl) (crossed nichol)．
わせて切断し， # 220から# 400，# 800，# 1000の研磨剤を 使って，この順に研磨する。磨いた面をプレパラートに ボンドで貼り付け，クリップで固定させる。一日以上乾 燥させた後，クリップを外し，岩石資料を2 mm 程度の 厚さに切断する。切断した面を# 400 から # 6000 までの 研磨剤を使って研磨する。研磨した岩石薄片を超音波洗 浄機で1 分以上洗浄する。その後 1μm のダイヤモンド ペーストを琢磨機に塗り岩石薄片を琢磨する。琢磨した 岩石薄片を日本電子製蒸着器でカーボン蒸着する。カー ボン蒸着した岩石薄片を日本大学文理学部地球システム 科学科のEPMA（Electron Probe Micro Analyzer）JX1− 8800を使用し，測定電圧15kv，電流値12nAで分析した。 8 鉱物化学組成 代表的な噴出物の斑晶および集斑晶の鉱物化学組成は 以下の通りである。 8−1 今市系列 今市系列噴出物の斑晶および集斑晶の鉱物化学組成の うち，斜長石の組成をFig. 6に，斜方輝石の組成をFig. 7 に，単斜輝石の組成をFig. 8 に，そしてかんらん石の組 成をFig. 9に示す。 （1） 今市降下スコリア堆積物 （A） 111701C−1（SiO2＝67.08wt％）（清滝） 斑晶は斜長石のみであり，集斑晶の鉱物組み合わせは 斜長石＋斜方輝石＋単斜輝石である。 斜長石斑晶のコア組成はAn＝65 ∼ 88，リム組成は An ＝65 ∼ 78 であり，一部の斑晶斜長石は逆累帯構造を示 す（Fig. 6a ）。集斑晶の斜長石のコア組成は An＝62 ∼ 90，リム組成は An＝40 ∼ 88 であり，一部の斑晶および 集斑晶斜長石は弱い逆累帯構造を示す（Fig. 6a ）。集斑 晶の斜方輝石は，コア組成・リム組成ともにほぼMg# ＝68 前後である（Fig. 7a ）。集斑晶の単斜輝石はコア組 成，リム組成ともにほぼMg#＝73前後である（Fig. 8a ）。 （B） 111703A−6（SiO2＝65.97wt％）（御沢上流） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石からなり，集斑晶 の鉱物組み合せは，斜長石＋斜方輝石，斜長石＋斜方輝 石＋単斜輝石である。 斑晶斜長石のコア組成はAn＝68 ∼86でリム組成はAn ＝77 ∼83である（Fig. 6b ）。集斑晶の斜長石のコア組成 はAn＝70 ∼ 81 で，リ ム 組 成 は An＝55 ∼ 82 と 幅 広 い （Fig. 6b ）。斑晶斜方輝石のコア組成は Mg#＝65 ∼ 68， リム組成はMg#＝68，集斑晶斜方輝石のコア組成は Mg#＝68，リム組成は Mg#＝66 ∼ 68 であり，あまり組 成差はみられない（Fig. 7b ）。斑晶単斜輝石および集斑 晶単斜輝石のコア組成はMg#＝70 ∼ 73，リム組成は Mg#＝68 ∼ 73 であり，斑晶と集斑晶の違いはみられな い（Fig. 8b ）。また，集斑晶の鉱物組み合せの違いによ る鉱物化学組成の差は認められない。 （C） 112201B−2（SiO2＝64.75wt％）（荒沢上流） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石，かんらん石から なり，集斑晶の鉱物組み合せは，斜長石＋単斜輝石，斜 長石＋斜方輝石＋単斜輝石である. 斑晶斜長石のコア組成はAn＝88 付近のものが最も多 い（Fig. 6c ）。リムはコアの組成とほとんど同じである が，弱い逆累帯構造を示すものも含まれる。蜂の巣状の 斑晶斜長石はコア組成がAn＝85 ∼ 88，リム組成が An＝ 70 ∼ 88 である。集斑晶の斜長石のコア組成は An＝76 付 近のものが最も多く，リム組成はAn＝76 ∼ 86 である （Fig. 6c ）。集斑晶の鉱物組み合せの違いによるコア組 成やリム組成の違いは認められない。斑晶斜方輝石のコ ア組成はMg#＝68 ∼ 78 であるが Mg#＝69 付近のもの が最も多く，リム組成はMg#＝70 ∼ 76 であり，Mg#＝ 75 付近のものが多い（Fig. 7c ）。すなわち，コア組成が Mg#＝71 以下のものは逆累帯構造を示す。集斑晶の斜 方輝石は，コア，リムともにMg#＝67である（Fig. 7c ）。 斑晶単斜輝石のコア組成はMg#＝68 ∼ 73 の組成幅を持 ち，弱い逆累帯構造を示す（Fig. 8c ）。集斑晶の単斜輝 石は，コア組成がMg#＝72 ∼ 73，リム組成が Mg#＝66 ∼75である（Fig. 8c ）。斑晶かんらん石はコアが Mg#＝ 73 ∼ 74，リムが Mg#＝74 ∼ 75 で，累帯構造はみられ ない（Fig. 9a）。 かんらん石と斜方輝石，かんらん石と単斜輝石のFe− Mg 分 配 に 基 づ く 検 討 に よ れ ば，Opx（Mg# ） vs. Ol （Mg# ）図および Cpx（Mg# ） vs. Ol（Mg# ）図上におい てすべての組成は1：1 の線の上方にプロットされ，か んらん石と両輝石は非平衡の関係にあることがわかる （Fig. 10）。 （2） 志津スコリア流堆積物 （A） 101012（SiO2＝64.46wt％）（御沢上流） 斑晶は，斜長石、斜方輝石、単斜輝石、かんらん石か らなり，集斑晶の鉱物組み合せは，斜長石＋斜方輝石， 斜長石＋単斜輝石，斜長石＋斜方輝石＋単斜輝石であ る。 斑晶斜長石のコア組成はAn＝62 ∼ 91 で，リム組成は An＝45 ∼85である（Fig. 6d ）。蜂の巣状斑晶斜長石はコ ア，リムともにAn＝76である。集斑晶の斜長石ではコア 組 成 がAn＝63 ∼ 90， リ ム 組 成 が An＝42 ∼ 88 と な る （Fig.6d ）。斜長石＋単斜輝石の組み合せを有する集斑晶 斜長石は逆累帯構造を示す。斑晶斜方輝石のコア組成は
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
phenocryst (clear pl) phenocryst (honey-comb pl) crystal clot (pl+opx) crystal clot (pl+cpx) crystal clot (pl+opx+cpx) 30 40 50 60 70 80 90 Core(An) 30 40 50 60 70 80 90 Core(An) 30 40 50 60 70 80 90 30 40 50 60 70 80 90 30 40 50 60 70 80 90 30 40 50 60 70 80 90 30 40 50 60 70 80 90 40 50 60 70 80 90 30 40 50 60 70 80 90 Rim(An) Rim(An) 30 30 40 50 60 70 80 90h.
a. Imaichi scoria-fall (111701C-1 SiO2=67.08wt%)
b. Imaichi scoria-fall (111703A-6 SiO2=65.97wt%)
c. Imaichi scoria-fall (112201B-2 SiO2=64.75wt%)
d. Shizu scoria-flow (101012 SiO2=64.46wt%)
e. Shizu scoria-flow (101009 SiO2=63.78wt%)
f. Takanosu scoria-fall (112202A1a SiO2=62.83wt%)
g. Takanosu scoria-fall (112202A2 SiO2=60.03wt%)
h. Takanosu scoria-fall (112201A1 SiO2=58.87wt%)
Imaichi-series plagioclase
Fig. 6 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of plagioclase phenocryst in the eruptive products of Imaichi- series.
Fig. 7 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of orthopyroxene phenocryst in the eruptive products of Imaichi-series.
80
70
75
65
60
55
80
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75
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60
55
80
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55
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55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
crystal clot (pl+opx) crystal clot (pl+opx+cpx) phenocryst
Core(Mg#)
Core(Mg#)
Rim(Mg#)
Rim(Mg#)
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
Imaichi-series Orthopyroxnene
a. Imaichi scoria-fall (111701C-1 SiO2=67.08wt%) b. Imaichi scoria-fall (111703A-6 SiO2=65.97wt%)
c. Imaichi scoria-fall (112201B-2 SiO2=64.75wt%)
d. Shizu scoria-flow (101012 SiO2=64.46wt%) e. Shizu scoria-flow (101009 SiO2=63.78wt%)
f. Takanosu scoria-fall (112202A1a SiO2=62.83wt%) g. Takanosu scoria-fall (112202A2 SiO2=60.03wt%)
Fig. 8 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of clinopyroxene phenocryst in the eruptive products of Imaichi-series.
80
70
75
65
60
55
80
70
75
65
60
55
80
70
75
65
60
55
55
60
65
70
75
80
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
Core(Mg#)
Core(Mg#)
Rim(Mg#)
Rim(Mg#)
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
crystal clot (pl+cpx) crystal clot (pl+opx+cpx)phenocryst a. Imaichi scoria-fall (111701C-1 SiOb. Imaichi scoria-fall (111703A-6 SiO22=65.97wt%)=67.08wt%)
c. Imaichi scoria-fall (112201B-2 SiO2=64.75wt%) d. Shizu scoria-flow (101012 SiO2=64.46wt%)
e. Shizu scoria-flow (101009 SiO2=63.78wt%) f. Takanosu scoria-fall (112202A1a SiO2=62.83wt%)
g. Takanosu scoria-fall (112202A2 SiO2=60.03wt%)
Mg#＝68前後であり，リム組成はMg#＝67 ∼ 76となる （Fig. 7d ）。集斑晶の斜方輝石は，斜長石＋斜方輝石の 組み合わせでは，コアはMg#＝76 ∼77リムはMg#＝74 ∼76 を示す（Fig. 7d ）。その他の集斑晶斜方輝石のコア 組成はMg#＝68 前後で，リム組成が Mg#＝65 ∼ 70 で ある（Fig. 7d ）。斑晶単斜輝石はコア組成とリム組成は ともにMg#＝73でほぼ同じ値である（Fig. 8d ）。また集 斑晶の単斜輝石はコア組成がMg#＝68 ∼ 75，リム組成 がMg#＝65 ∼ 74 である（Fig. 8d ）。斑晶かんらん石は コア組成がMg#＝75，リム組成は Mg#＝72 の正規累帯 構造を示す（Fig. 9b ）。 かんらん石と斜方輝石，かんらん石と単斜輝石のFe− Mg 分 配 に 基 づ く 検 討 に よ れ ば，Opx（Mg# ） vs. Ol （Mg# ）図およびCpx（Mg# ） vs. Ol（Mg# ）図上において すべての組成は1：1 の線の上方にプロットされ，かん らん石と両輝石は非平衡の関係にあることがわかる （Fig. 10）。 （B） 101009（SiO2＝63.78wt％）（御沢上流） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石である。 斑晶斜長石のコア組成はAn＝61 ∼ 90，リム組成はAn ＝70 ∼ 90 である（Fig. 6e ）。コア組成とリム組成がほぼ 同じ値のものが多いため，顕著な逆累帯構造は認められ ない。斑晶斜方輝石のコア組成はMg#＝69 ∼ 74，リム 組成がMg#＝69 ∼ 77 であり，大部分が逆累帯構造を示 す（Fig. 7e ）。斑晶単斜輝石のコア組成はMg#＝72 ∼73 で，リム組成はMg#＝73 ∼ 74 であり，わずかに逆累帯 構造を示す（Fig. 8e ）。
90
60 65 70 75 80 85 90
Core(Mg#)
Rim
（
Mg#)
60
65
70
75
80
85
60
65
70
75
80
85
a.
b.
c.
d.
Imaishi-series Olivine
phenocrysta.Imaichi scoria-fall
(112201B-2 SiO
2=64.75wt%)
b.Shizu scoria-flow
(101012 SiO
2=64.46wt%)
c.Takanosu scoria-fall
(112202A2 SiO
2=60.03wt%)
d.Takanosu scoria-fall
(112201A1 SiO
2=58.87wt%)
60 65 70 75 80 85 90
Core(Mg#)
90
Rim
（
Mg#)
60
65
70
75
80
85
60
65
70
75
80
85
Fig. 9 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of olivine phenocryst in the eruptive products of Imaichi-series.
（3） 鷹ノ巣降下スコリア堆積物 （A） 112202A−1a（SiO2＝62.83wt％）（荒沢上流） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石からなる。 斑晶斜長石はコア組成，リム組成ともにAn＝85 ∼ 90 である（Fig. 6f ）。斑晶斜方輝石のコア組成は Mg#＝69 ∼73，リム組成は Mg#＝72 ∼ 76 であり，逆累帯構造を 示す（Fig. 7f ）。斑晶単斜輝石のコア組成，リム組成と もにほぼMg#＝73 ∼75である（Fig. 8f ）。 （B） 112202A−2（SiO2＝60.03wt％）（荒沢上流） 斑晶は，斜長石，斜方輝石，単斜輝石，かんらん石か らなる。 斑晶斜長石は，コア組成がAn＝87 ∼ 91，リム組成が An＝80 ∼90であり，正規累帯構造を示す（Fig. 6g ）。斑 晶斜方輝石は，コア組成がMg#＝69 ∼ 76，リム組成が Mg#＝69 ∼ 77 であり，一部に逆累帯構造を示すものが みられる（Fig. 7g ）。斑晶単斜輝石は，コア組成，リム 組成ともにMg#＝73 ∼ 78 である（Fig. 8g ）。斑晶かん らん石は，コア組成がMg#＝76，リム組成が Mg#＝75 ∼76である（Fig. 9c ）。 かんらん石と斜方輝石，かんらん石と単斜輝石のFe− Mg 分 配 に 基 づ く 検 討 に よ れ ば，Opx（Mg# ） vs. Ol （Mg# ）図およびCpx（Mg# ） vs. Ol（Mg# ）図上におい てすべての組成は1：1 の線の上方にプロットされ，か んらん石と両輝石は非平衡の関係にあることがわかる （Fig. 10）。 （C） 112201A−1（SiO2＝58.87wt％）（荒沢上流） 斑晶は，斜長石，斜方輝石，単斜輝石，かんらん石か らなり，集斑晶は，斜長石＋斜方輝石，斜長石＋単斜輝 石，斜長石＋斜方輝石＋単斜輝石からなる。 斑晶斜長石は，コア組成がAn＝80 ∼ 90，リム組成が An＝70 ∼ 88 であり，ほとんどが正規累帯構造を示す （Fig. 6 h ）。蜂の巣状斑晶斜長石は，コア組成，リム組 成ともにAn＝81 ∼ 88 である。集斑晶の斜長石は，コア 組 成 がAn＝75 ∼ 82，リム組成が An＝75 ∼ 86 であり， わずかに逆累帯構造を示す（Fig. 6 h ）。斑晶斜方輝石は， コア組成がMg#＝67 ∼ 74，リム組成が Mg#＝68 ∼ 76 であり，その多くは逆累帯構造を示す（Fig. 7h ）。集斑 晶の斜方輝石は，コア組成がMg#＝67 ∼ 72，リム組成 がMg#＝70 ∼ 72 であり，わずかに逆累帯構造を示す （Fig. 7h ）。斑晶単斜輝石は，コア組成が Mg#＝67 ∼ 72，リム組成がMg#＝72 ∼75である（Fig. 8h ）。Mg#＝ 67 のコアを持つ斑晶単斜輝石は逆累帯構造を有する。 集斑晶単斜輝石のコア組成とリム組成はともにMg#＝ 73 前後である（Fig. 8h ）。斑晶かんらん石は，コアが Mg#＝72 ∼75、リムがMg#＝73である（Fig. 9d ）。 かんらん石と斜方輝石，かんらん石と単斜輝石のFe− Mg 分 配 に 基 づ く 検 討 に よ れ ば，Opx（Mg# ） vs. Ol （Mg# ）図および Cpx（Mg# ） vs. Ol（Mg# ）図上におい てすべての組成は1：1 の線の上方にプロットされ，か んらん石と両輝石は非平衡の関係にあることがわかる （Fig. 10）。 （4） 今市系列の斑晶および集斑晶の鉱物化学組成にお ける特徴 今市系列噴出物の斑晶および集斑晶の鉱物化学組成を まとめたものをFig. 11 に示す。すなわち，斜長石では コア組成がAn＝62 ∼91，リム組成がAn＝42 ∼88であり， 斑晶，集斑晶ともに正規累帯構造を示すものと，逆累帯 60 65 70 75 80 85 90 55 60 65 70 75 80 85 90 Olivine(Mg#) Cpx(Mg#) 55 60 65 70 75 80 85 90 Opx(Mg#)
Takanosu scoria-fall (112201A1 SiO2=58.87wt%)
Imaichi scoria-fall (112201B-2 SiO2=64.75wt%)
Shizu scoria-flow (101012 SiO2=64.46wt%)
Takanosu scoria-fall (112202A2 SiO2=60.03wt%)
Fig. 10 Mg-Fe partition between olivine and orthopyroxene phenocrysts in eruptive products of Imaichi-series. Marks denote the average compositions, and bars represent the range of compositional variation of the core of orthopyroxene and olivine phenocrysts.
構造を呈するものとの両方がみられる。An 組成のヒス トグラム（Fig. 12）では，An＝88 ∼90 とAn＝80 ∼82 に 2 つのピークがみられる。前者のグループの斜長石は， 全岩SiO2量が減少するほど増加する傾向がある。斜方 輝石では，コア組成がMg#＝66 ∼ 78 ，リム組成が Mg# ＝56 ∼ 77 で，斑晶，集斑晶ともに，そのほとんどが逆 累帯構造を示す。単斜輝石では，コア組成がMg#＝67 ∼78，リム組成が Mg#＝66 ∼ 77 で，斑晶，集斑晶とも に累帯構造を示さないか，あるいはやや逆累帯構造を示 すものが大半を占める。かんらん石では，コア組成が Mg#＝72 ∼ 77 ，リム組成が Mg#＝72 ∼ 75 で，大部分 がほとんど累帯構造を示さない。斜方輝石と単斜輝石 は，Fe−Mg 分配ではかんらん石と非平衡の関係にある （Fig.10）。 8−2 白崖系列 （1） 七本桜降下軽石堆積物 （A） 111701F（SiO2＝67.00wt％）（清滝） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石，角閃石，石英か らなり，集斑晶の鉱物組み合せは，斜長石＋斜方輝石， 斜長石＋単斜輝石である。このうち，斜長石，斜方輝石， 単斜輝石の分析を行った。
Plagioclase
30
40
50
60
70
80
90
30 40 50 60 70 80 90
Core (An)
Rim (An)
Orthopyroxene
55
60
65
70
75
80
55 60 65 70 75 80
Core (Mg#)
Rim (Mg#)
Clinopyroxene
55
60
65
70
75
80
55 60 65 70 75 80
Core (Mg#)
Rim(Mg#)
Olivine
60
65
70
75
80
85
90
60 65 70 75 80 85 90
Core (Mg#)
Rim (Mg#)
phenocryst
phenocryst (honey-comb pl)
crystal clot (pl+opx)
crystal clot (pl+cpx)
crystal clot (pl+opx+cpx)
Fig. 11 Diagram showing the summary of relationships between core and rim compositions of phenocrysts in the eruptive products of Imaichi-series.
斑晶斜長石は，コア組成がAn＝42 ∼ 65 と An＝71 ∼ 88 のバイモーダルな頻度分布を示し，リム組成が An＝ 48 ∼ 71 である（Fig. 13 a ）。An＝55 以下のコアをもつ斑 晶斜長石は逆累帯構造を示す。斜長石＋単斜輝石の組み 合せを持つ集斑晶斜長石は，コア組成がAn＝72，リム 組成がAn＝44 ∼55であり，正規累帯構造を示す。一方， 斜長石＋斜方輝石の組み合せを持つ集斑晶斜長石は，コ ア組成がAn＝45 と An＝88，リム組成がそれぞれ An＝59 とAn＝52 である。この場合，コア組成が An＝45 の斜長 石は逆累帯構造を，An＝88 の斜長石は正規累帯構造を 示す。 斑晶斜方輝石は，コア組成がMg#＝62 ∼ 64，リム組 成がMg#＝64 前後の組成を示し，弱い逆累帯構造を示 すものが含まれる（Fig. 14a ）。集斑晶斜方輝石は，コア 組成がMg#＝63 ∼ 76 であり，リム組成が Mg#＝61 ∼ 64である . 斑晶単斜輝石は，コア組成がMg#＝72 ∼ 74， リム組成がMg#＝74 前後である（Fig. 15a ）。集斑晶単 斜輝石も斑晶とほぼ同じ値を示す。 （2） 白崖・竜頭滝軽石流 （A） 111702B−6（SiO2＝66.55wt％）（清滝） 斑晶は，斜長石，斜方輝石，単斜輝石，角閃石，石英 からなり，集斑晶として斜長石＋単斜輝石，斜方輝石＋ Fig. 12 Histograms showing the chemical composition of core of phenocrysts and crystal clots. A: plagioclase (Imaichi-series); B:
orthopyroxene (Imaichi-series); C: clinopyroxene (Imaichi-series); D: olivine (Imaichi-series); E: plagioclase (Shichihonzakura-series); F: orthopyroxene (Shichihonzakura-series); G: clinopyroxene (Shichihonzakura-series); H: olivine (Shichihonzakura-series)．
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
phenocryst (clear pl)
phenocryst (dusty pl)
phenocryst (honey-comb pl)
30 40 50 60 70 80 90
Core(An)
30 40 50 60 70 80 90
Core(An)
30
40
50
60
70
80
90
30
40
50
60
70
80
90
30
40
50
60
70
80
90
30
40
50
60
70
80
90
30
40
50
60
70
80
90
40
50
60
70
80
90
30
40
50
60
70
80
90
Rim(An)
Rim(An)
30
a. Shichihonzakura pumice-fall (111701F SiO
2=67.00wt%)
b. Shirogake pumice-flow (111702B-6 SiO
2=66.55wt%)
c. Ryuzunotaki pumice-flow (090310-1 SiO
2=63.42wt%)
d. Misawa lava (101307A SiO
2=67.19wt%)
e. Misawa lava (101308 SiO
2=66.46wt%)
f . Misawa lava (101201 SiO
2=65.61wt%)
g. Misawa lava (090311 SiO
2=60.51wt%)
Misawa-series Plagioclase
crystal clot (pl+opx)
crystal clot (pl+cpx)
crystal clot (pl+opx+cpx)
Fig. 13 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of plagioclase phenocryst in the eruptive products of the Shirogake- and Misawa- series.
80
70
75
65
60
55
80
70
75
65
60
55
80
70
75
65
60
55
80
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
Core(Mg#)
Core(Mg#)
Rim(Mg#)
Rim(Mg#)
Misawa-series Orthopyroxene
crystal clot (pl+opx) crystal clot (pl+opx+cpx) crystal clot (opx+cpx) phenocryst
a. Shichihonzakura pumice-fall (111701F SiO
2=67.00wt%)
b. Shirogake pumice-flow (111702B-6 SiO
2=66.55wt%)
c. Ryuzunotaki pumice-flow (090310-1 SiO
2=63.42wt%)
d. Misawa lava (101307A SiO
2=67.19wt%)
e. Misawa lava (101308 SiO
2=66.46wt%)
f . Misawa lava (101201 SiO
2=65.61wt%)
g. Misawa lava (090311 SiO
2=60.51wt%)
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
Fig. 14 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of orthopyroxene phenocryst in the eruptive products of Shirogake- and Misawa- series.
80
70
75
65
60
55
80
70
75
65
60
55
80
70
75
65
60
55
80
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
70
75
65
60
55
Core(Mg#)
Core(Mg#)
Rim(Mg#)
Rim(Mg#)
Misawa-series Clinopyroxene
crystal clot (pl+cpx) crystal clot (pl+opx+cpx) crystal clot (opx+cpx) phenocrysta. Shichihonzakura pumice-fall (111701F SiO
2=67.00wt%)
b. Shirogake pumice-flow (111702B-6 SiO
2=66.55wt%)
c. Ryuzunotaki pumice-flow (090310-1 SiO
2=63.42wt%)
d. Misawa lava (101307A SiO
2=67.19wt%)
e. Misawa lava (101308 SiO
2=66.46wt%)
f . Misawa lava (101201 SiO
2=65.61wt%)
g. Misawa lava (090311 SiO
2=60.51wt%)
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
Fig. 15 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of clinopyroxene phenocryst in the eruptive products of Shirogake- and Misawa- series.
単斜輝石を含む。このうち，斜長石，斜方輝石，単斜輝 石の分析を行った。 斑晶斜長石のコア組成はAn＝42 ∼ 62 と An＝71 ∼ 88 のバイモーダルな頻度分布を示すが，リム組成はAn＝ 46 ∼ 63 でほぼ同程度である（Fig. 13b ）。An＝50 以下の 斜長石は弱い逆累帯構造を示す。集斑晶斜長石は，コア 組成がAn＝86，リム組成が An＝55 である。斑晶斜方輝 石のコア，リム組成ともにMg#＝63 ∼ 66 であり，集斑 晶斜方輝石もほぼ同じコア，リム組成を示す（Fig. 14b ）。 斑晶単斜輝石のコアはMg#＝68 ∼ 75 と幅があり，リ ムはMg#＝72 ∼73である（Fig. 15b）。コアMg#＝70以 下のものはわずかに逆累帯構造を示す。集斑晶単斜輝石 のコア，リム組成は，斑晶とほぼ同値である。 （B） 090310−1（SiO2＝63.42wt％）（御沢溶岩先端部） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石，角閃石，石英か らなり，集斑晶の鉱物組み合せは，斜長石＋斜方輝石＋ 単斜輝石および斜長石のみである。このうち，斜長石， 斜方輝石，単斜輝石を分析した。 斑晶斜長石のコア組成は，An＝42 ∼68とAn＝72 ∼90 のバイモーダルな組成分布を示す（Fig. 13c ）。清澄な斜 長石のコア組成は前者のグループのものが多く，蜂の巣 状斜長石のコア組成は後者のグループに属する。斑晶斜 長石のリム組成は産状にかかわらずAn＝45 ∼65である。 An＝50 以下の斑晶斜長石は，弱い逆累帯構造を示す。 斑晶斜方輝石は，コア組成がMg#＝63 ∼ 68 で，リム組 成がMg#＝62 ∼ 65 である（Fig. 14c ）。集斑晶斜方輝石 は，コア組成は斑晶と同値であるが，リム組成はMg# ＝57と低い値を示す。斑晶単斜輝石は，コア，リム組成 ともにMg#＝78 のものを除くと，Mg#＝73 前後に集中 しており，集斑晶もほぼ同じ値を示す（Fig. 15c ）。 8−3 御沢系列 （1） 御沢溶岩 （A） 101307A（SiO2＝67.19wt％） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石，角閃石，石英か らなる。このうち，斜長石，斜方輝石，単斜輝石，角閃 石の分析を行った。 斑晶斜長石のコア組成はAn＝42 ∼ 59 のグループと， An＝68 ∼ 88 のグループとに分かれる（Fig. 13d）。蜂の 巣状斜長石のコア組成はAn＝72 ∼ 82 である。リム組 成はコア組成に関係なくAn＝38 ∼ 57である。斑晶斜方 輝石は，コア組成がMg#＝63 ∼ 75 であり，リム組成が Mg#＝63 ∼67である（Fig. 14d ）。斑晶単斜輝石は，コア， リム組成ともにMg#＝70 ∼74である（Fig. 15d）。角閃石 の組成は，magnesio-hornblendeとactinolitic hornblende で あ り， コ ア と リ ム で 組 成 に 違 い は 認 め ら れ な い （Fig.16）。 （B） 101308（SiO2＝66.46wt％） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石，角閃石，石英か らなり，集斑晶の鉱物組み合せは斜長石＋斜方輝石＋単 斜輝石，斜方輝石＋単斜輝石である。このうち，斜長石， 斜方輝石，単斜輝石，角閃石の分析を行った。 斜長石斑晶のコア組成はAn＝44 ∼ 67 のグループと， An＝71 ∼ 88 のグループとに分かれる（Fig. 13e ）。前者 0 0.5 17.5 7.25 7 6.75 Si Mg/(Mg+Fe+Mn) 0.0 1.0 2.0 0 0.5 1 Na+K Al(IV)
Misawa Lava (101308 SiO2=66.46wt%)
Core Rim
Misawa Lava (101307A SiO2=67.19wt%)
Core Rim
Tsch
Par
Ed
Tr
Mag-Ho Tr-Ho Act-HoFig. 16 Diagram showing the core and rim compositions of hornblende phenocryst in the eruptive products of the Misawa series.
Fig. 17 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of olivine phenocr yst in the eruptive products of Shirogake-and Misawa-series. のリム組成はAn＝40 ∼58，後者のリム組成はAn＝40 ∼ 60 である。汚濁状斜長石はコア組成が An＝78 ∼ 86，リ ムはAn＝68 ∼ 85 である。集斑晶の斜長石はコア組成が An＝80 ∼ 82，リム組成が An＝42 ∼ 45 である。斑晶斜 方輝石および集斑晶斜方輝石はコア組成がMg#＝62 ∼ 66，リム組成が Mg#＝62 ∼ 65 である（Fig. 14e ）。斑晶 単斜輝石および集斑晶単斜輝石はコア，リム組成ともに ほぼMg#＝74 で，累帯構造はみられない（Fig. 15e）。
角 閃 石 の 組 成 は，magnesio-hornblende と actinolitic hornblendeであり，コアとリムで組成に違いは認められ ない（Fig. 16）。 （C） 101201（SiO2＝65.61wt％） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石からなり，集斑晶 の鉱物組み合せは，斜長石＋斜方輝石である。 斑晶斜長石のコア組成はAn＝43 ∼ 59 で，リム組成は An＝39 ∼ 55 である（Fig. 13 f ）。斑晶蜂の巣状斜長石の コア組成はAn＝64 と An＝82 であり，リム組成はどちら もAn＝42 である。集斑晶斜長石はコア組成が An＝55 ∼ 85，リム組成が An＝42 ∼ 58 である。斑晶斜方輝石およ び集斑晶斜方輝石は，コア，リム組成ともにMg#＝63 前後である（Fig. 14f ）。斑晶単斜輝石のコア組成はMg# ＝74，リム組成は Mg#＝72 であり，正規累帯構造を示 す（Fig. 15f ）。 （D） 090311（SiO2＝60.51wt％） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石，かんらん石，集 斑晶の鉱物組み合せは，斜長石＋斜方輝石，斜長石＋単 斜輝石，斜長石＋斜方輝石＋単斜輝石である。 斑晶斜長石は，コア組成がAn＝45 ∼ 65 でリム組成 がAn＝40 ∼ 58，コア組成が An＝40 ∼ 65 でリム組成が An＝62 ∼ 82， コア組成が An＝80 ∼ 87 の 3 グループか らなり，前2 者のグループの多くは逆累帯構造を示す （Fig. 13g ）。特に汚濁状斑晶斜長石は，ほとんどが逆累 帯構造を呈する。一方，蜂の巣状斑晶斜長石はコア組成 がAn＝65 ∼ 79 で，リム組成が An＝52 である。集斑晶 を構成する斜長石は，コア組成がAn＝42 ∼ 62 でリム組 成がAn＝48 ∼ 59，コア組成が An＝48 ∼ 52 でリム組成 がAn＝68 ∼ 80，コア組成が An＝68 ∼ 86 でリム組成が An＝45 ∼ 68，コア組成が An＝75 ∼ 80 でリム組成が An ＝78 ∼ 85 の 4 グループに分けられる。このうち前 2 者と 最後のグループの多くが逆累帯構造を示す。斑晶斜方 輝 石 は コ ア， リ ム 組 成 と も にMg#＝62 前 後 で あ る （Fig. 14g ）。集斑晶斜方輝石のコア組成は Mg#＝63 ∼ 71，リム組成は Mg#＝62 ∼ 68 であり，一部は逆累帯構 造を示す。斑晶単斜輝石および集斑晶単斜輝石はコア 組成がMg#＝72 ∼ 74，リム組成が Mg#＝68 ∼ 74 であ る（Fig. 15g）。斑晶かんらん石のコア組成は Mg#＝75 ∼82，リムは Mg#＝67 ∼ 82 で，正規累帯構造を示す （Fig. 17 ）。 かんらん石と斜方輝石，かんらん石と単斜輝石のFe− Mg 分 配 に 基 づ く 検 討 に よ れ ば，Opx（Mg# ）vs. Ol （Mg# ）図およびCpx（Mg# ） vs. Ol（Mg# ）図上におい て組成は1：1 の線の上方にプロットされ，かんらん石 と両輝石は非平衡の関係にあることがわかる（Fig. 18 ）。 （2） 七本桜系列の斑晶および集斑晶の鉱物化学組成に おける特徴 七本桜系列噴出物の斑晶および集斑晶の鉱物化学組成 をまとめたものをFig. 19 に示す。斑晶および集斑晶の 斜長石はコア組成がAn＝40 ∼90，リム組成がAn＝38 ∼ 85 であり，コア組成が An に乏しくてリム組成も An に 乏しいグループ，コア組成がAn に乏しくリム組成が An に富むグループ，コア組成がAnに富みリム組成がAnに 乏しいグループ，コア組成がAnに富みリム組成もAnに 富むグループの4 グループに分けられる。最初のグルー プのうち著しい逆累帯構造を示すものは，汚濁状組織を 有する斜長石である。斑晶および集斑晶の斜方輝石はコ ア組成がMg#＝62 ∼ 76，リム組成が Mg#＝57 ∼ 68 で あり，その多くが逆累帯構造を示す。斑晶および集斑晶 の単斜輝石はコア組成がMg#＝68 ∼ 78，リム組成が Mg#＝68 ∼ 78 であり，弱い逆累帯構造を示すものがみ られる。かんらん石はコア組成がMg#＝75 ∼ 82，リム 組成がMg#＝67 ∼ 82 であり，すべて正規累帯構造を示 す。また，かんらん石と斜方輝石，かんらん石と単斜輝
60
65
70
75
80
85
90
60 65 70 75 80 85 90
Core(Mg#)
Rim(Mg#)
(Misawa lava (090311 SiO
2
=60.51wt%))
Fig.18 Mg- Fe partition between olivine and clinopyroxene phenocrysts in eruptive products of Shichihonzakura-series. Marks denote the average compositions, and bars represent the range of compositional variation of the core of clinopyroxene and olivine phenocrysts.
Mafic inclusion (101402I-1 SiO2=53.88wt%)
Mafic inclusion (090306a SiO2=54.96wt%)
Misawa lava (090311 SiO2=60.51wt%)
60
65
70
75
80
85
90
55
60
65
70
75
80
85
90
Olivine (Mg#)
Opx (Mg#)
55
60
65
70
75
80
85
90
Cpx(Mg#)
石は，非平衡の関係にある。 （3） 苦鉄質包有岩 （A） 090306a（SiO2＝54.96wt％） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石，かんらん石，石 英からなり，集合斑晶の鉱物組み合せは，斜長石＋斜方 輝石＋単斜輝石である。 斑晶斜長石のコア組成はAn＝45 ∼ 91，リム組成はAn ＝60 ∼ 86 で，コア，リムともに An＝80 前後のものが最 も多い（Fig. 20a ）。斑晶のうち汚濁状斜長石はコア組成 がAn＝45 ∼ 91，リム組成が An＝71 ∼ 86 であり，逆累 帯構造を示すものが卓越する。集斑晶を構成する斜長石 は，コアがAn＝75 ∼ 85，リムが An＝55 ∼ 85 で，すべて 正規累帯構造を示す。斑晶斜方輝石は，コア組成がMg# ＝63 ∼ 65，リム組成が Mg#＝77 ∼ 78 で，著しい逆累帯 構造を示す（Fig. 21a ）。集斑晶斜方輝石は，コア組成が Mg#＝63 ∼ 68，リム組成がMg#＝63 ∼ 77で，ほとんど が逆累帯構造を示す。単斜輝石は，コア組成がMg#＝ 71 ∼ 74，リム組成が Mg#＝72 ∼ 74 であるが，弱い逆 累帯構造を示すものがほとんどである（Fig. 22a ）。集斑 晶単斜輝石は，コア組成は斑晶と同じであるが，リム組 成でMg#＝77 を示すものがある。かんらん石は，コア 組 成 がMg#＝75 ∼ 81， リ ム 組 成 が Mg#＝73 ∼ 82 で， ほとんどが正規累帯構造を示す（Fig. 23a ）。 かんらん石と斜方輝石，かんらん石と単斜輝石のFe− Mg 分 配 に 基 づ く 検 討 に よ れ ば，Opx（Mg# ） vs. Ol （Mg# ）図およびCpx（Mg# ） vs. Ol（Mg# ）図上におい てすべての組成は1：1 の線の上方にプロットされ，か んらん石と両輝石は非平衡の関係にあることがわかる （Fig. 18 ）。 （B） 101402I−1（SiO2＝53.88wt％） 斑晶は斜長石，斜方輝石，単斜輝石，かんらん石，石 英からなる。 斑晶斜長石のコア組成はAn＝66 ∼ 93 で，リム組成は An＝70 ∼ 84 である（Fig. 20b ）。清澄な斜長石と蜂の巣 状斜長石のコア組成はAn＝90 前後で，汚濁状斜長石の コア組成はAn＝60 ∼85である。斑晶斜長石のリムには， 組織の違いによる組成上の大きな違いは認められない。 斜方輝石のコア組成はMg#＝65，リムは Mg#＝71 ∼ 72 で逆累帯構造を示す（Fig. 21b ）。単斜輝石はコア，リム 組成ともにMg#＝75 前後である（Fig. 22b ）。かんらん 石はコア組成がMg#＝80 前後であり，リム組成が Mg# ＝77前後である（Fig. 23b ）。 かんらん石と斜方輝石，かんらん石と単斜輝石のFe− Mg 分 配 に 基 づ く 検 討 に よ れ ば，Opx（Mg# ） vs. Ol （Mg# ）図およびCpx（Mg# ） vs. Ol（Mg# ）図上におい て組成は1：1 の線の上方にプロットされ，かんらん石 と両輝石は非平衡の関係にあることがわかる（Fig. 18 ）。 （4） 苦鉄質包有岩の斑晶および集斑晶鉱物の鉱物化学 組成における特徴 苦鉄質包有岩の斑晶および集斑晶の鉱物化学組成をま とめたものをFig.24 に示す。斑晶斜長石のコア組成は An＝42 ∼ 92，リム組成は An＝62 ∼ 88 であり，集斑晶 斜長石もほぼ同じ値を示す。斑晶斜長石のうち，ふるい 状組織を示す汚濁状斜長石はそのほとんどが逆累帯構造 を示す。清澄な斜長石と蜂の巣状斜長石の大部分はコア 組成がAn＝89 以上と An に富む。集斑晶の斜長石のコア 組成は，汚濁状斜長石のコア組成に近い値を示す。斜方輝石はコア組成がMg#＝63 ∼ 68，リム組成が Mg#＝63 ∼77 であり，斑晶および集斑晶ともにそのほとんどが 逆累帯構造を示す。単斜輝石は，コア組成がMg#＝71 ∼74，リム組成が Mg#＝72 ∼ 77 であり，斑晶および集 斑晶ともにその多くが逆累帯構造を示す。斑晶かんらん 石はコア組成がMg#＝75 ∼ 81，リム組成が Mg#＝73 ∼82 で，正規累帯構造を示す。また，かんらん石と斜方 輝石およびかんらん石と単斜輝石は非平衡の関係にある。 9 輝石温度計による温度の推定 Lindsley（1983）の輝石温度計により両系列のマグマ 温度を推定した。今市系列の斑晶・集合斑晶斜方輝石お よび単斜輝石の組成を，組成に補正を加えた後に輝石台 形図にプロットすると，今市系列については1000 ∼ 1100℃，七本桜系列については 700 ∼ 900℃の値を得る （Fig. 25）。この温度は両系列の輝石が形成されたときの マグマの温度を示し，今市系列の輝石を晶出したマグマ の方が，七本桜系列の輝石を晶出したマグマよりも高温
Plagioclase
30
40
50
60
70
80
90
30 40 50 60 70 80 90
Core (An)
Rim (An)
Orthopyroxene
55
60
65
70
75
80
55 60 65 70 75 80
Core (Mg#)
Rim (Mg#)
Clinopyroxene
55
60
65
70
75
80
55 60 65 70 75 80
Core (Mg#)
Rim(Mg#)
Olivine
60
65
70
75
80
85
90
60 65 70 75 80 85 90
Core (Mg#)
Rim (Mg#)
phenocryst
phenocryst (dusty pl)
phenocryst (honey-comb pl)
crystal clot (pl+opx)
crystal clot (pl+cpx)
crystal clot (pl+opx+cpx)
crystal clot (opx+cpx)
Fig.19 Diagram showing the summary of relationships between core and rim compositions of phenocrysts in the eruptive products of Shichihonzakura- series.
であったことを意味する。 10 議論 （1） 斑晶と集斑晶の関係 斑晶鉱物と集斑晶鉱物のコア組成はほとんど同じであ る。ヒストグラムによって両者を比較したものをFig. 12 に示す。斑晶鉱物と集斑晶鉱物では，組成幅とピークの
a.
b.
30 40 50 60 70 80 90 Core(An) 30 40 50 60 70 80 90 30 40 50 60 70 80 90 Rim(An) phenocryst (clear pl) phenocryst (dusty pl) phenocryst (honey-comb pl) crystal clot (pl+opx+cpx)a.Mafic inclusion (090306a SiO2=54.96wt%) b.Mafic inclusion (101402-1 SiO2=53.88wt%) Mafic Inclusion Plagioclase 55 60 65 70 75 80 Rim(Mg#) 60 65 70 75 80 Core (Mg#)
a.
b.
55 60 65 70 75 55 Mafic Inclusion Clinopyroxene a.Mafic inclusion (090306a SiO2=54.96wt%) b.Mafic inclusion (101402-1 SiO2=53.88wt%) phenocrystcrystal clot (pl+opx+cpx) crystal clot (opx+cpx)
a.
b.
80 70 75 65 60 55 70 75 65 60 55 Core(Mg#) Rim(Mg#) 80 70 75 65 60 55 Mafic Inclusion Orthopyroxene phenocryst a.Mafic inclusion (090306a SiO2=54.96wt%) b.Mafic inclusion (101402-1 SiO2=53.88wt%)crystal clot (pl+opx+cpx) crystal clot (opx+cpx)
phenocryst
a.
b.
a.Mafic inclusion (090306a SiO2=54.96wt%) b.Mafic inclusion (101402-1 SiO2=53.88wt%) 60 65 70 75 80 85 90 60 65 70 75 80 85 90 Core(Mg#) Rim （ Mg#) 6065 70 75 80 85Mafic inclusion Olivine Fig. 20 Diagram showing the relationship between core and
rim compositions of plagioclase phenocryst in mafic inclusions of the Misawa lava.
Fig. 21 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of orthopyroxene phenocryst in mafic inclusions of the Misawa lava.
Fig. 22 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of clinopyroxene phenocryst in mafic inclusions of the Misawa lava.
Fig. 23 Diagram showing the relationship between core and rim compositions of olivine phenocr yst in mafic inclusions of the Misawa lava.
位置がほぼ同じであり，両者は同一のものであるとみな すことができる。集斑晶は，マグマ溜りの周縁部を構 成 す る 未 固 結 の 結 晶 マ ッ シ ュ か ら な るsolidification front（Marsh，1996 ）のうち，冷却固化の進んだマグマ 溜りの境界部に近いrigid crust からもたらされたもの であろう。一方，こうした集斑晶が分解するか，あるい は固化があまり進んでいないsolidification front 内部
（suspension 域）からもたらされた結晶が，単独斑晶で あると考えられる。いずれにしても，集斑晶も斑晶も， 同一マグマ起源の結晶である。 （2） 七本桜系列に含まれる斑晶斜長石の累帯構造 岩石薄片は本来立体的な構造を持つ鉱物や岩石のある 切断面のみをみたものである。したがって薄片観察や EPMA分析においては，鉱物のどの切断面を観察してい るのかを慎重に考慮する必要がある。 七本桜系列噴出物に含まれる斜長石は，斑晶・集斑晶 ともに（A）Anに富むコア−Anに富むリム，（B）Anに 富むコア−An に乏しいリム，（C）An に乏しいコア− Anに富むリム，（D）Anに乏しいコア−Anに乏しいリム からなる4 グループに分類することができる。これら 4 グループの斜長石の累帯構造をみると，まだら状のコア （mottled core）（An＝40 ∼65）とまだら状コアの外側に 成長した反復累帯構造を示すが全体としては正規累帯構 造を呈する縁辺部（リム組成はAn＝40 ∼ 65）が共通し てみられる（Fig. 4）。また，コアには An＝75 ∼ 93 の An に富むパッチ状の領域がみられることがある。模式的に 描けば，Fig. 26のような累帯構造を持つ斜長石斑晶とな る。ただし（A）（B）のグループには，これとは別にガラ ス包有物を多数含む蜂の巣状斜長石（Fig. 5 E・F）も少 量含まれる。 こうした斜長石のコアのAn に富むパッチ状の領域を phenocryst phenocryst (dusty pl) phenocryst (honey-comb pl)
crystal clot (pl+opx) crystal clot (pl+cpx) crystal clot (pl+opx+cpx) crystal clot (opx+cpx)
Plagioclase
30
40
50
60
70
80
90
30 40 50 60 70 80 90
Core (An)
Rim (An)
Olivine
60
65
70
75
80
85
90
60 65 70 75 80 85 90
Core (Mg#)
Rim (Mg#)
Orthopyroxene
55
60
65
70
75
80
55 60 65 70 75 80
Core (Mg#)
Rim (Mg#)
Clinopyroxene
55
60
65
70
75
80
55 60 65 70 75 80
Core (Mg#)
Rim(Mg#)
Mafic Inclusion
Fig.24 Diagram showing the summary of relationships between the core and rim compositions of phenocrysts in mafic inclusions of the Misawa lava.
切った場合には，（A）や（B）のようにAnに富むコアがみ られ，一方，An に乏しいまだら状マントル部を切った 場合には，（C）や（D）のようにAnに乏しいコアとなる。 著しい逆累帯構造を示す斜長石のほとんどが汚濁（ふる い）状斜長石であるが，ふるい状組織はマグマ混合によ る急激な温度上昇によってAn に乏しい部分が分解反応 することによって形成され，多くの場合ふるい状組織の 外 側 にAn に富んだリムがさらに成長する（Fig. 4D；
Fig. 5 C・D；Fig. 26）。（A）の一部や（C）はそうしてで きた累帯構造であると考えられる。すなわち，七本桜系 列の斑晶斜長石にみられる4 グループに分けられるよう な複雑なコアーリム組成の関係は，本来立体的である鉱 物を2 次元的に切ったために現れたみかけの関係であ り，もともとは一種類の複雑な累帯構造を有する斜長石 に由来するものであると考えられる。 （3） 今市系列噴出物におけるマグマ混合 今市系列は，（1）かんらん石と斜方輝石およびかんら ん石と単斜輝石が非平衡な関係にあり，（2）斜方輝石の ほとんどは逆累帯構造を呈している。また，（3）斜長石 斑晶のコアの組成はAn＝ 90 と An＝80 にピークを持つバ イモーダルな頻度分布を示し， 全岩 SiO2量が減少する につれてAn＝90 グループの斜長石斑晶量が増えること， などから，今市系列はマグマの混合作用を受けていたと 考えられる。 斜方輝石と単斜輝石は An＝80 にピークを 持つ斜長石斑晶グループと集斑晶を構成しており，これ らの輝石の大部分とかんらん石は非平衡の関係にあるこ とから，珪長質端成分マグマの斑晶としては斜方輝石， 単斜輝石およびAn＝80 グループの斜長石が，また苦鉄 質端成分マグマの斑晶としては，Mg#＝72 ∼ 77 のかん らん石とAn＝90グループの斜長石が考えられる。 輝石を含む珪長質マグマの温度が1000 ∼ 1100℃と高 温であることから，今市系列においては，マグマ混合の 両端成分マグマの温度差が小さかった可能性が高い。珪 長質端成分マグマ起源の斜長石斑晶にふるい状組織の発 達がみられないのは，このことが原因であると考えられ る。 全岩化学組成からみて，珪長質端成分マグマの全岩 SiO2量 は67wt ％ 以 上， ま た 苦 鉄 質 端 成 分 マ グ マ は 57wt％以下であったと推定される。 （4）七本桜系列噴出物におけるマグマ混合 七本桜系列は，（1）かんらん石と斜方輝石および単斜 輝石とが非平衡の関係にあり，（2）斜方輝石や単斜輝石 の多くが逆累帯構造を示している。また，斜長石斑晶は， （3）An＝50 前後と An＝80 前後にピークを持つバイモー ダルなコア組成分布を示し，（4）このうち前者はAnに富 むパッチとAn に乏しいまだら状部からなるコアを持つ 斜長石のまだら状部に，また後者は同じ斜長石コアの パッチ状部の一部と，蜂の巣状斜長石に相当するが，蜂 の巣状斜長石を除く斜長石のリムにはふるい状組織を示 すものが認められる。さらに，（5）石英とかんらん石の 非平衡な組み合せがみられ，（6） 石英には輝石の反応縁 が存在し（Fig. 5 A・B），また，（6）角閃石のリムは分解 して輝石と斜長石の集合体からなる反応縁を形成してお り（Fig. 5 G・H），一方，完全に反応して仮像化してい る角閃石もみられる。以上の事実は，七本桜系列のマグ マが，マグマ混合作用を受けていることを示している。 Imaichi-series crystal clot Shichihonzakura-series crystal clot Shichihonzakura-series phenocryst Imaichi-series phenocryst Orthopyroxene Clinopyroxene
