（1996） による観察および分析結果に基いて，その後の若 干の観察や知見も加えて記載岩石学的特徴をまとめる。 岩石組織については顕微鏡写真を示しながら化学組成と の関係をできるだけ具体的に示す。ここでは特に，輝石 斑晶の組織と化学組成，また集合斑晶に着目することで 天明噴火噴出物の複雑な岩石組織を整理し，マグマプロ セスの理解のための材料としたい。 2 ．天明噴火の概要と記載岩石学に関する従来の研究 1783年 5月9日に開始した天明噴火では，約三ケ月の 1 ．はじめに 浅間火山の天明噴火 （1783年） は本州で起きた最新の 大規模噴火であり，火山地質学，岩石学，歴史学，考古 学などさまざまな分野の研究が多くされてきた（Aramaki, 1963など）。ここでは地下のマグマプロセスに関する情 報を得るために，天明噴火の噴出物の記載岩石学的な性 質に着目する。天明噴火の噴出物は，顕微鏡下において 特徴的に石基が不均質で，斑晶鉱物の組織も多様である ため非常に複雑な印象を与える。本報告では主にYasui
安 井 真 也
The petrographical features of the products of the 1783 eruption Asama Volcano are described in this study in order to obtain information on magma processes beneath the volcano before the eruption. SiO2 contents in the bulk rock range from 60 to 64 wt.％ and in the groundmass glass from 64 to 73 wt.％. The groundmass is generally heterogeneous and a streaky texture is sometimes observed. Clear glass with microlites and clear glass without microlites exhibit higher SiO2 contents than dark brown glass rich in microlites. Light brown glass with a hyalopilitic texture has intermediate composi-tions of ca. 69 wt.％. Boundaries between these different types of groundmass are sharp. These features suggest mechani-cal mixing occurred during the eruption. The phenocryst population comprises clinopyroxene, orthopyroxene, plagio-clase, and Fe-Ti oxide. Small amounts of olivine are contained in the reaction rims around the orthopyroxenes. These phe-nocrysts show various textures under the microscope and a wide range of chemical compositions. The textures and com-positions of pyroxene phenocryst cores can be divided into four or five types and the plagioclase phenocryst cores into two types. Mg# for the clinopyroxene cores range from 65 to 85; those for orthopyroxene cores range from 63 to 75. Fors-terite contents for olivine range from 65 to 82. Anorthite contents for plagioclase range from 54 to 92. The composition of the phenocryst rims is in equilibrium with the surrounding glass. For example, orthopyroxene cores with low Mg# have reversely zoned rims in the more mafic groundmass and normally zoned rims in the silicic groundmass. Crystal-clots are often observed and individual crystals from these clots exhibit the same texture as the discrete phenocrysts indicating that they are of the same origin. At least four distinct mineral assemblages are recognized among these clots. Although there are two dominant groups of mineral assemblage among the clots in the products of the 1783 eruption, complex pro-cesses including magma mixing is needed to explain the above features.
Keywords: Petrography, 1783 eruption, Magma mixing, Asama Volcano
浅間火山天明噴火
（1783年） の噴出物の記載岩石学
Petrography of the Asama 1783 Eruptive Products
Maya YASUI
＊（Accepted November 11, 2015）
Department of Geosystem Sciences, College of Humanities and Sciences, Nihon University: 3-25-40 Sakurajosui, Setagaya-ku, Tokyo 156-8550, Japan 日本大学文理学部地球システム科学科：
活動期間の最後の数日が最も激しく，8月4日夜から翌 朝にかけて火砕噴火の最盛期となった。最盛期以前は， 断続的な噴火により降下火砕堆積物が山麓にもたらされ たが，徐々に噴火の間隔が短くなり，8月2日からはサ ブプリニー式噴火と火砕流が頻発するようになった。8 月4日午後からは噴火強度が増して，夜 8 時頃から開始 した約15時間の最盛期の噴火では，激しい軽石降下が あった。同時期に山腹斜面には火砕流や溶岩流が流下 し，山頂部には火砕丘が形成された。以上の噴火の推移 と噴火様式の詳細についてはYasui and Koyaguchi （2004） の議論を参照されたい。 Aramaki （1957） は天明噴火の噴出物の先駆的な岩石 記載を行い，カンラン石，両輝石，斜長石，磁鉄鉱の斑 晶モードを示すとともに，蜂の巣状の斜長石が認めら れること，石基の不均質性などを示した。Aramaki and Takahashi （1992） は，天明噴火噴出物の全岩SiO2含有 量は60～64重量％の幅があり，全岩化学組成は変化図 上で直線的なトレンドを形成することを示した。噴出形 態別にみると，4 ％の組成幅の中で火砕流はより苦鉄 質，軽石はより珪長質，鬼押出溶岩は中間的である傾向 も示された。また彼等は同一の斑晶鉱物でも化学組成に 多様性があることを示してマグマ混合を論じ，端成分マ グマを推定した。吉田・高橋 （1994） は，En62前後のコ ア （中心部） 組成を持つ斜方輝石が，リム（周縁部）で の累帯構造のパターンの違いから5 つのタイプにわけら れることを示し，多くは噴火直前のマグマ混合によるも のであることを議論した。 Yasui （1996） は，詳細な観察と分析により以下を記載 した：1） 石基ガラスの色調・組織が多様で，組成幅が 広い，2） 斑晶鉱物 （カンラン石，両輝石，斜長石） も岩 石組織が多様で，組成幅が広い，3） 両輝石と斜長石の 斑晶リムの組織と化学組成は周囲の石基ガラスの化学組 成により変化するが，コアは組織・組成の違いからそれ ぞれ数種類のグループにわけられる，4） 集合斑晶の観 察結果から鉱物組み合わせが3 つ以上推定される。5） 斜 長石斑晶は蜂の巣状でAnの高いAタイプ （Apl） と，清 澄 でAn量の低いB タイプ （Bpl） に大別される（例： Plate 2-1）。上記 1～5 は噴出形態の違いによらず共通し ている。以上の観察事実からYasui （1996） は，天明噴火 のマグマは異なる端成分マグマの混合により説明でき， 全岩化学組成の組成幅はマグマの混合比と対応すること を示した （Fig.1-1）。ここでのマグマの混合比は次のよ うに非平衡関係にある斜長石斑晶A・Bタイプの量比 “MF#” により近似された。AタイプはSiO2に乏しい石 基に多く含まれ，BタイプはよりSiO2に富む石基中に含 まれる傾向がある。これを利用して，2 種類の斜長石の 量比MF#をマグマの混合比と近似することとしたもの である。MF#はApl/（Apl+Bpl） で求められ，1 に近いほ ど苦鉄質成分に富むということになる。Fig. 1に示され た結果をみると，MF#と全岩のSiO2含有量は相関する ことから，全岩SiO2含有量の4％の組成幅は混合の程度 を反映するものとみられる。両端成分について，斑晶鉱 物の平均化学組成と石基ガラスの化学組成の間での全岩 SiO2含有量の位置をみると，珪長質側端成分の方が斑晶 の方によっている。全岩化学組成は斑晶鉱物の組成の影 響を受けるので，この傾向は珪長質側のマグマの方が斑 晶鉱物の量が多かったためと説明されている （Yasui and Koyaguchi, 2004）。 ま たMF#は 噴 出 形 態 毎 に 異 な り （Fig. 1-2），噴火様式とマグマ混合比にも関係があるこ とも議論されている。Yasui and Koyaguchi （2004） はこ れらの結果を総合的にまとめて，天明噴火のマグマの岩 石学的性質は大局的には異なる2 端成分マグマの混合で 説明が可能であることを述べた。 三浦・他 （2007） は，斜長石斑晶について詳しい観察 を行い，ガラス包有物が面積の25％以上を占めるものを タイプA，25％未満をB，含まないものをC，篩状組織 をもつものをSとし，天明噴火の噴出物はタイプ Aが最 も多いこと，一方でタイプSはほとんど見られないこと を示した。さらにタイプAをガラス包有物の分布パター ンから5 つ （A-A～A-E） に細分した場合，全体にガラス 包有物が見られる蜂の巣状のA-Cタイプが多く，清澄な リムをもつA-Bタイプが次いで多いが，全岩 SiO2量が 増えるとこれらの斜長石の割合が減ることを示した。ま た三浦・他 （2007） は，単体斜長石斑晶と集合斑晶を構 成する斜長石の粒径 （長径，短径およびそれらの積（面
Fig. 1-1 Relation between SiO2 content and MF#.
MF#: mixing ratio of the 1783 magma approximated by the ratio of An rich A type plagioclase and An poor B type plagioclase. For detail, see chapter 2 in the text.
積）を正方形近似した時の一辺の長さ） とコアのAn組 成に違いがみられないことから，これらは同一起源であ ると考えた。 本報告では以上の研究をふまえ，石基や鉱物の組織と 化学組成，鉱物と周囲の石基ガラスの化学組成の関係， また集合斑晶を構成する鉱物の種類に着目しながら，多 様で複雑な天明噴火噴出物の記載岩石学的特徴の整理を 行う。なお顕微鏡観察を行った天明噴火噴出物の薄片は 約280枚である。化学分析では JEOL社製JXA-8800R型 EPMAを使用した。 3 ．石基 天明噴火の噴出物は，顕微鏡下においてガラスの色調 と結晶度の違いによる石基の不均質が認められる場合が 多く （例：Plates 2-3, 4, 21, 35），組織の違いから以下の 4 通りにわけられる：①濃褐色ガラス。濃褐色ガラス中 に微細な結晶が多く含まれ，隠微晶質に近い，②淡褐色 のガラスでハイアロピリティック組織を呈する，③無色 透明のガラスでマイクロライトを含む部分，④無色透明 のガラスでマイクロライトを含まない部分。 これらの石基ガラスは64～73wt％の幅広い SiO2含有 量を示し （Table 1），SiO2変化図上では直線的なトレン ドを示す （Fig. 2）。頻度分布図上では67，69，および 73wt％にピークが認められる （Fig. 3-1）。上記の③と④ はSiO2含有量が73％前後を示し，②は69％前後の場合 が多く，①が最もSiO2に乏しい。 噴出形態毎に頻度分布をみると，降下火砕堆積物を構 成する軽石粒子と火砕流堆積物中のブロックの石基ガラ スは67％と73％にピークをもつバイモーダルな分布を
Fig. 1-2 Frequency diagram of the MF# for the eruptive products of the Asama 1783 eruption. “Kambara”: essential blocks from the Kambara pyroclastic flow, Lava flow: samples from the surface blocks and a drilling core sample at Asama-en., Agglutinate: Welded pyroclastic rock of Kamayama pyroclastic cone.
Table 1 Chemical composition of groundmass glass of the products of the 1783 eruption Asama Volcano. TA: thin section I.D., Total*: raw data, - : no data, MF#: see caption of the Fig.1, For unit: see Yasui and Koyaguchi (2004).
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Unit Pumice fall A scoria flow Pyroclastic flow Lava
21p 19p Unit－P L3 TA 60 112 113 163 160 179 103 91 91 120 104 104 SiO2 74.32 73.04 74.28 68.01 73.53 64.44 69.91 73.33 68.35 71.37 67.96 72.39 73.65 70.24 TiO2 0.70 0.69 0.66 0.91 0.77 1.11 0.89 0.79 0.91 0.81 0.83 0.73 0.76 1.08 Al2O3 12.72 12.85 12.36 13.64 12.43 14.86 14.01 12.86 14.26 13.30 14.41 13.13 13.36 13.41 FeO 3.14 3.62 3.14 5.24 3.24 6.92 3.99 3.12 4.99 4.00 5.22 3.68 2.75 4.78 MgO 0.60 0.81 0.57 1.63 0.75 2.01 1.22 0.79 1.18 0.97 1.14 0.83 0.29 0.92 CaO 2.54 2.86 2.40 4.83 2.97 5.49 4.03 3.02 4.26 3.39 4.17 2.72 2.81 3.39 Na2O 3.21 3.68 3.77 3.96 3.81 3.35 3.66 3.51 4.33 3.76 3.99 3.48 3.83 4.01 K2O 2.76 2.44 2.81 1.78 2.50 1.81 2.30 2.58 1.71 2.39 2.28 3.02 2.55 2.17 Total 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Total* 99.2 98.2 98.9 99.4 99.1 97.3 98.2 98.4 99.8 99.6 99.5 99.6 98.9 97.5 Bulk SiO2 － 63.09 63.23 － － － 63.11 － － 61.41 MF# － 0.06 0.02 － － － 0.86 0.38 0.72 0.66
の境界部は顕微鏡下で明瞭であり，境界部をまたぐ線上 の組成分析でも明瞭である （Fig. 5）。 4 ．斑晶鉱物 天明噴火の噴出物に含まれる斑晶鉱物には，降下軽石 や火砕流といった噴出形態の違いに関わらず単斜輝石， 斜方輝石，斜長石，Fe-Ti酸化物および少量のカンラン 石 （Plate 2-5）がみられる。ここでは，結晶の中心部を 示すが，後者はより低いSiO2含有量の分析値が多い （Fig. 3-4）。一方，鬼押出溶岩は広い組成幅を示すが， 69％前後の中間的な組成を示す部分が多い （Fig. 3-3）。 組織と化学組成の異なる石基ガラスは1 枚の薄片ス ケールでも複雑に分布する傾向がある （Fig. 4）。SiO2が 73％前後のもっとも珪長質な部分は他のガラス中にパッ チ状や縞状に含まれる場合が多い （Fig. 4-3）。一方，苦 鉄質部は不規則に分布する傾向がある。これらのガラス
ては4-2と4-3で後述する。 また石基中に独立して認められる単体斑晶の他に，複 数の異なる鉱物から成る集合斑晶がしばしば認められる （例：Plate 2-7）。以下の 4-1～4-5では単体斑晶の記載を し，4-6で集合斑晶について記載する。 4-1．カンラン石 カンラン石は少量 （0.2vol％未満） で，観察した薄片 の中ではPlate 2-14の 1 例を除き，すべて輝石の反応縁 に囲まれている。反応縁はMg#の高い斜方輝石とFe-Ti 酸化物のシンプレクタイトから構成され，内側のカンラ ン石との境界は明瞭である （Plate 2-1）。反応縁の内側 のカンラン石の輪郭は半自形～他形である。カンラン石 にはスピネルとガラス包有物が時々含まれる。カンラン 石の化学組成は幅が広く，Fo成分は65から82に及ぶ が，頻度分布図ではFo70前後が多く，次いで80前後に も分布がみられる （Fig. 6，Table 2）。周囲の石基ガラス との関係については，カンラン石自体が少量のため観察 が十分とはいえないが，現時点でSiO2が73％前後の石 基ガラスに囲まれるものは認められていない。 “コア”，周縁部を “リム”，コアとリムの間で組織が異な るゾーンが認められる場合は，そのゾーンを “マント ル” として記載することとする。カンラン石，輝石，お よび斜長石のコアの代表的な鉱物化学組成をTable 2に 示す。輝石と斜長石はコアの組織と化学組成の違いによ り数タイプにわけられる。これらの鉱物のリムの組織と 化学組成は，周囲の石基ガラスの化学組成により異なる 傾向があり，全体に多様な組織がみられる要因となって いる。このことから輝石斑晶はTable 3のようにタイプ A～Mに分類することができる。これらのタイプについ
Fig. 3 Frequency diagram of the groundmass glass SiO2 content of the eruptive products of the Asama 1783 eruption. (1) Total, (2) Essential block of the Kambara pyroclastic flow deposit, (3) Surface blocks of the Onioshidashi lava, (4) pyro.fl.: Agatsuma pyroclastic flow, (5) No.18: 18a, No.20: 20a, (6) Upper: 21p, (7) Middle: 19p, (8) No.5: 5a, No.10: 10a, No.17: 17p. For layer names such as 18a and 21p, see Yasui and Koyaguchi (2004).
Fig. 4 Distribution of groundmass glass with dif ferent chemical composition within a single thin section. (1) and (2): Surface blocks from the Onioshidashi lava flow, (3) a block contained in the Agatsuma pyroclastic flow deposit. Thin section I.D.: (1) TA82, (2) TA76, and (3) TA120.
4-2．斜方輝石 斜 方 輝 石 は 組 織， 化 学 組 成 と も に 多 様 で，Mg# （Mg#＝100Mg/（Mg+Fe）） はコア：63-75，マントル： 62-73，リム：62-74の組成幅を示す （Fig. 6-5～7）。コア の組織と組成の違いから3 つのグループに大別すること ができる：グループ1） コアのMg#は63～66で，ガラス 包有物とFe-Ti酸化物を少量含む。タイプBのコアの輪 郭は凹凸に富み，厚いマントルに囲まれる，グループ 2） コアのMg#は66～72で，粗大で不定形の淡褐色ガラ スの包有物を含む，グループ3） コアの Mg#は72～75 で，不定形の濃褐色ガラスの包有物を含み，蜂の巣状組 織を呈する。なおTable 3では単斜輝石のタイプ Lと集
Fig. 5 Backscattered electron image of heterogeneous groundmass and SiO2 content profiles across the boundary of groundmass glass with different textures. Sample: a block contained in the Agatsuma pyroclastic flow deposit. Thin section I.D.: TA120. Magnification of the BEI: ×400. Circles A, B, and C in the diagrams show diameter of the electron probe. Arrows show the boundary of groundmass glass.
0 5 10 15 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 N
Cpx rim
0 5 10 15 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 NCpx core
0 5 10 15 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 NCpx mantle
0 5 10 15 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 NOpx core
0 5 10 15 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 NOpx mantle
0 5 10 15 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 N Mg#Opx rim
0 1 2 3 4 5 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 N FoOlivine
(1) (2) (3) (4) (5) (7) (6)Group 1 Group 2 Group 3
Types B and D Types A,C, E,and F Types G,I, K,L, and M Types H and J Group 1 Group 2 Group 3-1 Group 3-2 0 2 4 6 8 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 N An
rim
(8) (9) (10)Bpl
Apl
0 2 4 6 8 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 Nmantle
0 2 4 6 8 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 NPlagioclase core
Fig. 6 Frequency diagrams of the chemical composition of the phenocrysts. (1) Forsterite content (Fo) of olivine, (2)～(4): Mg# of clinopyroxene, (5)～(7): Mg# of orthopyroxene, (8)～(10): Anorthite content (An) of plagioclase. Mg#＝100Mg/(Mg＋Fe), Apl: A type plagioclase, Bpl: B type plagioclase
Table 2 Representative chemical composition of the phenocrysts contained in the products of the Asama 1783 eruption. 1～3: olivine, 4～10: clinopyroxene, 11～19: orthopyroxene, 20～28: plagioclase. TA: thin section I.D.
1: Olivine core, Onioshidashi lava, TA81, 2: Olivine core, Pumice fall, 21p, TA60, 3: Olivine core, Onioshidashi lava, TA105, 4: CPX core, Onioshidashi lava, TA76, 5 and 6: CPX core and rim, Pumice fall, 17p, TA108, 7 and 8: CPX core and rim, Kambara block, TA67, 9 and 10: CPX core and rim, Agatsuma pyroclastic flow, TA103, 11: OPX core, Agatsuma pyroclastic flow, TA59, 12 and 13: OPX core and rim, A-scoria flow, TA158, 14: OPX core, Kambara block, TA67, 15: OPX rim, Kambara block, TA67, 16 and 17: OPX core and rim, Pumice fall, 21p, TA115, 18 and 19: OPX, core and rim, Onioshidashi lava, TA135, 20 and 21: A type plagioclase, core and rim, Agatsuma pyroclastic flow, TA77, 22 and 23: A type plagioclase, core and rim, Kambara block, TA67, 24 and 25: A type plagioclase core and rim, Onioshidashi lava flow, TA76, 26～28: B type plagioclase, core, mantle, and rim, Agatsuma pyroclastic flow, TA77.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 SiO2 38.44 36.23 37.55 52.24 51.68 51.80 50.85 52.16 51.13 51.65 53.13 54.00 53.67 53.27 TiO2 0.23 0.40 0.59 0.60 0.57 0.48 0.52 0.30 0.22 0.28 0.28 Al2O3 2.58 3.40 2.06 2.73 1.84 1.76 1.80 2.58 1.34 1.05 1.28 FeO 19.33 27.03 27.77 5.99 6.56 9.57 10.11 9.32 11.15 9.38 16.53 17.22 17.91 19.38 MnO 0.28 0.35 0.39 0.23 0.22 0.26 0.34 0.31 0.31 0.45 0.35 MgO 42.10 36.14 34.34 16.56 15.73 14.63 14.25 15.25 14.65 15.27 26.39 25.90 25.11 24.70 CaO 0.09 0.10 0.13 21.38 20.99 20.33 20.78 20.54 19.84 20.91 1.57 1.53 1.60 1.54 Na2O 0.29 0.27 0.28 NiO 0.25 Total 100.24 100.10 100.19 99.27 99.03 99.48 99.53 99.93 99.35 99.54 100.81 100.52 100.07 100.80 Oxygen 4 4 4 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 Si 0.983 0.968 1.000 1.927 1.910 1.939 1.912 1.942 1.932 1.931 1.913 1.956 1.962 1.947 Ti 0.006 0.011 0.017 0.018 0.016 0.014 0.015 0.008 0.006 0.008 0.008 Al 0.112 0.148 0.091 0.121 0.081 0.078 0.079 0.109 0.057 0.045 0.055 Fe 0.413 0.604 0.619 0.185 0.203 0.300 0.318 0.290 0.352 0.293 0.498 0.522 0.547 0.592 Mn 0.006 0.008 0.009 0.007 0.007 0.008 0.011 0.010 0.010 0.014 0.011 Mg 1.605 1.440 1.364 0.911 0.867 0.817 0.799 0.846 0.825 0.851 1.417 1.399 1.368 1.346 Ca 0.002 0.003 0.004 0.845 0.831 0.815 0.837 0.819 0.803 0.838 0.061 0.060 0.063 0.060 Na 0.020 0.020 0.020 Ni 0.005 Total 3.009 3.028 2.996 4.006 3.990 4.006 4.012 4.002 4.015 4.007 4.016 4.010 4.007 4.019 Ca 43.55 43.73 42.21 42.85 41.90 40.56 42.26 3.07 3.01 3.18 3.02 Mg 79.52 70.45 68.79 46.93 45.61 42.28 40.88 43.27 41.66 42.95 71.72 70.65 69.16 67.35 Fe 20.48 29.55 31.21 9.52 10.67 15.51 16.28 14.83 17.79 14.79 25.20 26.34 27.67 29.63 Mg/Mg＋Fe 0.80 0.70 0.69 0.83 0.81 0.73 0.72 0.74 0.70 0.74 0.74 0.73 0.71 0.69 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 SiO2 53.21 53.12 53.98 52.05 53.02 45.95 52.82 47.04 47.38 48.56 51.64 53.06 47.16 53.96 TiO2 0.26 0.24 0.26 0.24 0.26 Al2O3 0.94 1.13 0.97 0.77 0.51 33.52 28.91 32.51 32.36 31.96 29.85 28.79 32.80 28.21 FeO 18.13 19.54 16.45 21.28 20.09 0.57 0.85 0.82 0.65 0.86 0.79 0.72 0.69 0.70 MnO 0.48 0.36 0.42 0.38 MgO 25.00 24.49 25.51 22.82 23.38 0.12 0.11 CaO 1.61 1.54 1.62 1.76 1.57 18.73 13.86 17.29 17.17 16.60 13.30 12.77 17.34 12.32 Na2O 1.20 3.81 1.78 1.79 2.33 3.85 4.24 2.03 4.58 K2O 0.10 0.11 0.15 Total 99.62 100.43 98.79 99.35 99.19 99.97 100.46 99.44 99.35 100.31 99.54 99.69 100.02 99.92 Oxygen 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8 8 8 8 Si 1.958 1.950 1.977 1.953 1.976 2.125 2.394 2.180 2.194 2.226 2.362 2.416 2.173 2.448 Ti 0.007 0.007 0.007 0.007 0.007 Al 0.041 0.049 0.042 0.034 0.022 1.827 1.545 1.776 1.766 1.727 1.609 1.545 1.781 1.508 Fe 0.558 0.600 0.504 0.668 0.626 0.022 0.032 0.032 0.025 0.033 0.030 0.027 0.027 0.027 Mn 0.015 0.011 0.013 0.012 Mg 1.372 1.341 1.393 1.277 1.299 0.008 0.007 Ca 0.063 0.061 0.064 0.071 0.063 0.928 0.673 0.858 0.852 0.815 0.652 0.623 0.856 0.599 Na 0.108 0.335 0.160 0.161 0.207 0.341 0.374 0.181 0.403 K 0.006 0.006 0.009 Total 4.014 4.019 3.987 4.023 4.005 5.010 4.993 5.006 4.998 5.008 5.001 4.991 5.018 4.994 Ca 3.18 3.03 3.24 3.50 3.16 Ca 89.47 66.38 84.23 83.80 79.51 65.35 62.08 82.38 59.30 Mg 68.82 66.99 71.05 63.36 65.34 Na 10.4 33.07 15.68 15.84 20.24 64.20 37.28 17.47 39.85 Fe 28.00 29.98 25.70 33.14 31.50 K 0.14 0.55 0.10 0.37 0.25 0.45 0.63 0.15 0.85 Mg/Mg＋Fe 0.71 0.69 0.73 0.66 0.67 0.00 0.20 0.00 0.00 0.00 0.19 0.00 0.00 0.00
ス包有物に富む汚濁帯に囲まれる，グループ2） コアの Mg#は70～72で，累帯構造が発達し組織が複雑なタイ プI と，清澄なタイプKに分けられる。タイプKのコア は不定形のガラス包有物を含み，その内部にFe-Ti酸化 物が見られる場合が多い。タイプI とKのコアはしばし ば厚いマントルに囲まれる，グループ3） コアのMg#が 72～77を示し，清澄なタイプLと，コアのMg#が80-83 と高く，砂時計構造を示すタイプMに分けられる。い ずれもコアがより低Mg#のマントルとリムに囲まれて 全体に正累帯構造を示す。 4-4．斜長石 斜長石は組織が多様で，An含有量の幅が広いのが特 合斑晶を形成する斜方輝石をタイプE，単斜輝石のタイ プMと集合斑晶を形成する斜方輝石をタイプ Fとし た。タイプEとタイプ Fの組織と化学組成はほぼ同様で あるが，これらとタイプLとMの単斜輝石が共存する 集合斑晶はこれまで認められない。 4-3．単斜輝石 単斜輝石は組織，組成ともに多様である （Fig. 6-2～4, Table 2）。Mg#は コ ア：65-85， マ ン ト ル：68-83， リ ム：69-75の組成幅を示す。コアの組織と組成から 3 つ のグループに大別される。グループ1） コアのMg#は65 ～70で結晶の外形に調和的な形状のガラス包有物を含 む。離溶ラメラが認められる場合が多い。しばしばガラ
Table 3 Summarized table showing the variation of textures and chemical composition of the pyroxene phenocrysts contained in the eruptive products of the Asama 1783 eruption. For groups and types, see 5-1 in the text. N.Z.: normal zoning, R.Z.: reverse zoning
G
ro
up
OPX
CPX
Core Rim Core Rim
Texture Mg# Surrounding glass SiO2 wt% Texture Mg# Surrounding glass SiO2 wt% <69 Mg# 73 Mg# <69 Mg# 73 Mg#
1
・clear ・contains melt inclusions ・Fe-Ti ox. 63 ～ 66 A 68 ～ 74 B 62 ～ 67 ・simple ・clear ・lamella 65 ～ 70 G 72 ～ 75 H 69 ～ 71 Type2
・contains irregular shaped, light brown, large melt inclusions 66 ～ 72 C D ・complex ・oscillatory zoning 70 ～ 72 I J Type ・clear ・contains irregular shaped melt inclusions with Fe-Ti oxide K not found3-1
・contains irregular shaped dark brown melt inclusions 73 ～ 75 E ・clear 72～ 77 L Typenot found not found
3-2
・contains irregular shaped dark brown melt inclusions 72 F ・sector zoning 80 ～ 83 M Type石とグループ3 はさらに細分される。同じグループに属 する斜方輝石と単斜輝石はしばしば集合斑晶を形成する ため，コアの成長時に平衡共存関係にあったと考えられ る。Table 3では，リムの組織と組成の違いから斜方輝 石はタイプA～Fに，単斜輝石は G～Mの合計13タイプ に分類した。例えばタイプAとBは，コアの組織と化学 組成は共通するが，周囲の石基ガラスの組成の違いに対 応してリムの部分の組織と組成が異なっている。Table 3 より，グループ 2 の単斜輝石はコアの組成が同様の範 囲でも，コアの組織の異なる2 種類があることがわか る。またSiO2含有量が73％前後の珪長質な石基ガラス と接する輝石はいずれも正累帯のリムをもつことが示さ れる。またグループ1 と 2 の輝石のうち，よりSiO2に 乏しい石基に囲まれるものは逆累帯構造をもつことがわ かる。グループ3 の輝石のうち，タイプE,F,L,MはSiO2 に乏しい石基ガラス中では正累帯構造を示すが，SiO2含 有量が73％前後の石基ガラス中には認められなかった （Table 3）。このように天明噴火噴出物中の輝石斑晶 は，コアの組織および組成に関して両輝石とも数種類以 上にわけられ，さらに周囲の石基ガラスの組成によりリ ムの部分の組織と組成が変化し，全体として多様である ことが特徴として挙げられる。 5-2．斑晶鉱物組み合わせ 三浦・他 （2007） は，天明噴火や2004年噴火を含む浅 間前掛火山の噴出物を対象として，単体斜長石斑晶と集 合斑晶を構成する斜長石の特徴を調べた。その結果，い ずれの噴出物も単体斑晶と集合斑晶とで斜長石の粒径 （長径，短径およびそれらの積 （面積） を正方形近似した 時の一辺の長さ） とコアのAn組成に違いがみられない ことが示され，単体斜長石斑晶と集合斑晶は起源が同じ であると考えた。このことは集合斑晶を構成する鉱物の 組合せからマグマの斑晶鉱物組合せがわかることを意味 するため，重要である。5-1で前述した輝石斑晶のグ ループ分けに斜長石とカンラン石を加えて示した斑晶鉱 物組合せがTable 4である。これらは実際に確認された 集合斑晶 （例：Plate 53～70） の観察に基づいて分類した ものである。例えばPlate 59はタイプ BとHの両輝石， Plate 64はタイプCとKの両輝石から成る。またPlate 80 はタイプLの単斜輝石と Aタイプ斜長石から成る （Plate 2 の説明参照）。一方，グループ 2 の単斜輝石のタイプ I とタイプ Kが同じ集合斑晶を構成する例はこれまで認 められず，現時点では関係が不明である。 グループ1 の斜長石は Bタイプであるが，グループ 2 にはA, B両タイプの斜長石が認められる。定性的には 徴である：An含有量はコア：54-92，マントル：54-90， リム：58-83を示す （Fig. 6-8～10）。コアの組織と組成 の違いから大きく2 つにわけられる；1） Aタイプ斜長 石：コアが高いAn含有量71-92を示し，頻度分布図上 で はAn 77，82，88 and 91に ピ ー ク が 見 ら れ る （Fig. 6-8）。コアは顕著な蜂の巣状組織を呈し，不規則な運河 状の構造ももつ。運河状部の内側は褐色のガラス包有物 で 満 た さ れ， し ば し ば 気 泡 を 含 む （Plate 1-5，6 and 2-91）。運河状構造の間の斜長石は斑状に消光し，組成 的に不均質である，2） Bタイプ斜長石：斑状で他形の コア （An 54-82），それを取りまく清澄なマントル （An 56-82） および反復累帯構造を示すリム （An 58-71） から 構成される （例：Plate 1-7, 2-76, 78, 88）。コアとリムに はガラス包有物がしばしば含まれる。ガラス包有物は淡 褐色で，結晶の外形と調和的な気泡を含む場合が多い。 また輝石やFe-Ti酸化物の微細な結晶や球形の気泡を含 むガラス包有物もある。稀に微細なガラス包有物が密集 した汚濁帯がマントルに見られる （Plate 2-85）。 な おAタイプ斜長石は蜂の巣状構造が発達するが （Plate 2-2,91），詳しく観察すると，コアに清澄で累帯 構 造 が 発 達 す る 部 分 を 含 む も の も 稀 に あ る（Plate 2-83）。Aタイプ斜長石の組織については今後さらなる 観察をする必要がある。 4-5．Fe-Ti 酸化物 自形性のよい磁鉄鉱とチタン鉄鉱が含まれる。反射電 子線像 （BEI） で観察すると，均一なコアに，薄いリム が認められる場合が多いが，鬼押出溶岩の表層部の岩塊 にラメラが発達する磁鉄鉱が数例見られた （Plate 1-8）。 4-6．集合斑晶 集合斑晶はPlate 7, 8, 53～70の例のように，上記に記 載した単体斑晶と同様の組織の鉱物から構成されるもの が大部分である。また複数の輝石から成るものや （例： Plate47, 71），複数の斜長石から成るもの （例：Plate 90, 92, 96） もしばしば認められる。その他には，粒状で角 がとれた細かい斜方輝石が多数集合したものが稀に見ら れる （Plate 2-31）。 5 ．議論 5-1．輝石の組織・組成と周囲の石基との関係 天明噴火の噴出物に共通して含まれる輝石斑晶の組 織・組成と周囲の石基ガラスとの関係は，Table 3のよ うにまとめることができる。コアの組織と組成の違いか らグループ1～3 に大別されるが，グループ 2 の単斜輝
られる場合もあり，グループ2 の輝石がすべて同じ履歴 を持つとは限らない。 また斜長石は大局的にはAタイプと Bタイプにわけら れるが，詳しくみると単純ではない。Bタイプ斜長石は 主にグループ1 の両輝石と集合斑晶を構成するが，グ ループ2 にも少量認められる （例：Plate 58）。Aタイプ 斜長石はグループ2 と 3 の両方に認められる。定性的に 見た場合グループ2 では，Aタイプ斜長石の方がBタイ プより卓越する。グループ2 には，Bタイプの清澄な斜 長石のリムにAタイプ斜長石に特有の蜂の巣状組織が認 められる，両タイプの組織が混在する斜長石も存在する （例：Plates 81 and 83）。 以上の観察事実を考え合わせると，グループ1 の斑晶 組合せをもち，石基のSiO2含有量が73％前後のマグマ が混合の端成分の一つとして考えられる。Bʼ 降下火砕 堆積物の場合にもこれと同様の性質をもつ端成分マグマ が考えられている （安井，1994）。グループ 1 に卓越する 清澄なBタイプ斜長石は 2004年噴火の噴出物や天仁噴 火噴出物にも認められる （三浦・他，2007）。以上から は，少なくとも12世紀以降の浅間前掛火山では，グ ループ1 のマグマが噴火に関与する場合が多かったと考
えられる。Aramaki and Takahashi （1992） は主に噴出物 の全岩化学組成に基づいて，珪長質側の端成分マグマが 前掛火山を通じて一定していると考えたが，これはグ ループ1 の鉱物組合せを持つマグマに相当するものとみ られる。 天明噴火の噴出物で卓越するのはグループ2 の鉱物組 合せであるが，グループ2 の輝石斑晶はリムで逆累帯構 造を示し，周囲の石基ガラスとは非平衡な状態で噴出し たらしい。斜長石もA・B両タイプの組織が単一の結晶 内で混在するものがみられるなど単純ではない。また量 的には多くないとみられるが，噴火に至るマグマプロセ スにおいて，グル―プ3 の斑晶を供給した浅間火山深部
の “hidden basalt” （Anderson, 1982） も関与している可 能性がある。Bʼ 降下火砕堆積物の場合は，グループ 1 グループ2 ではAタイプ斜長石の方がBタイプ斜長石よ り多い。グループ3 の斜長石はAタイプが大半を占める が，稀に清澄な斜長石が認められる。グループ3 は量的 には少ないが，以下のように細分することができる； 3-1：斜方輝石＋単斜輝石＋ Aタイプ斜長石，3-2：砂時 計構造をもつ高Mg単斜輝石＋Fo70前後のカンラン石 ＋少量の斜方輝石，3-3：単体のFo80前後の高Mgカン ラン石。現時点の観察結果では，グループ3-3は単体の カンラン石のみの組み合わせであるが，これは他の種類 の鉱物と集合斑晶を形成している例が認められないため である。カンラン石は量が少ないため，さらに数を増や して観察する必要がある。なお，グループ3 の鉱物はい ずれもSiO2含有量が73％前後の石基ガラス中には含ま れないことが特記される。 5-3．天明噴火のマグマプロセス理解の上での制約条件 Yasui and Koyaguchi （2004） はグループ 1～3 の斑晶
鉱物組合せを推定したが，卓越するのはグループ1 と 2
であることから，基本的には2 つの異なる端成分マグマ
の混合により天明噴火のマグマの化学組成のバリエー ションや縞状軽石や不均質な石基ガラスなどが説明でき ると考えた。本報告による記載事項の整理では，Yasui （1996） やYasui and Koyaguchi （2004） の 記 載 以 降， グ
ループ2 の単斜輝石やグループ 3 が細分できることがわ かった。 3 つのグループの量比を定性的にみた場合，グループ 2 が多く，次いでグループ 1 が認められ，グループ 3 の 鉱物は少ない，という傾向が挙げられる。グループ3 の 鉱物はいずれもSiO2含有量が73％前後の石基ガラス中 には含まれないが，グループ1 と 2 はどの組成の石基ガ ラス中にも認められる。グループ2 の輝石の多くはリム で逆累帯構造を示すことから，噴火直前に温度上昇を経 験し，周囲の石基ガラスと非平衡な状態のまま噴出した とみられる。ただしPlate 1-3の例のように，タイプ D の斜方輝石にさらに正累帯のリムが加わった組織が認め
Table 4 Mineral assemblage and groups of the eruptive products of the Asama 1783 eruption. cpx: clinopyroxene, opx: orthopyroxene, Apl: A type plagioclase, Bpl: B type plagioclase, An: Anorthite content, Fo: Forsterite content, Mg#＝100Mg/(Mg＋Fe)
Group Subgroup Mineral assemblage ( ) : core composition 1 － cpx (Mg#＝65-70)＋ opx (Mg#＝63-66)＋Bpl (An＝58-68) 2 － cpx (Mg#＝70-72)＋opx (Mg#＝66-72)＋ Apl (An＝76-91)>>Bpl 3 3-1 cpx (Mg#＝72-77)＋opx (Mg#＝73-75)＋Apl(An＝79)
3-2 cpx (Mg#＝80-85)＋opx(Mg#＝72)＋olivine (Fo＝ca. 70) 3-3 olivine (Fo＝ca. 80)
1～3 のうちグループ 2 と 3 はさらに細分化される。定 性的傾向としてグループ2 が量的に卓越するが，グルー プ2 の斑晶鉱物のうち両輝石は逆累帯構造を示す場合が 多く，噴火直前まで周囲のメルトと非平衡であったらし い。少なくともここでまとめた記載岩石学的特徴は，天 明噴火のマグマは異なる端成分マグマ同士の単純なマグ マ混合では説明が困難なことを示している。 謝辞 荒牧重雄博士，小屋口剛博博士，高橋正樹博士には天明噴 火の噴出物に関して多くの助言をいただき，議論していただ いた。海洋研究開発機構 （JAMSTEC） のAlexander Nichols 博士には英文要旨の不備を指摘していただいた。以上の方々 に感謝いたします。 とグループ3 に相当する鉱物組合せを持つマグマ間の混 合で比較的単純に説明がされている （安井，1994）。しか しながら，天明噴火の噴出物の場合は本報告の記載のよ うに複雑であるため，Table 3で整理を試みたような作 業を通じて，マグマプロセスを紐解く状況証拠を積み重 ねていく必要があると思われる。特にグループ2 にしば しば認められるA,B両タイプの組織の混在する斜長石の 存在は，マグマプロセスを考える上での制約条件となり うるだろう。 6 ．まとめ 天明噴火の噴出物に特徴的に見られる石基の不均質お よび斑晶鉱物の組織・組成のバリエーションはTable 3 とTable 4のように整理することができるが，グループ
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吉田英人・高橋正樹(1994)安山岩・デイサイトの斑晶斜方輝 石の逆累帯構造について. 日本火山学会秋季大会予稿 集，177.
Plate 1 Representative back-scattered electron images (BEI) of the Asama 1783 eruptive products. TA: thin section I.D.
1: Olivine and surrounding reaction rim composed of orthopyroxene and Fe-Ti oxide symplectite, contained in “Kambara essential block, TA67., 2: Crystal-clot of sector-zoned clinopyroxene (Type M) and olivine contained in the block of pyroclastic flow deposit, TA91., 3: Orthopyroxene contained in the block of the pyroclastic flow deposit, TA59., 4: Clinopyroxene(Type J) contained in the Onioshidashi lava, TA76. Same pyroxene as in Plate 45, 5: Orthopyroxene and plagioclase contained in the pumice fall deposit, 17p, TA94., 6: A type plagioclase (Apl) with honey-combed structure and thick over-growth contained in the block of the pyroclastic flow deposit, TA59., 7: B type plagioclase with patchy-zoned structure contained in the block of the pyroclastic flow deposit, TA77., 8: Magnetite with lamella contained in the Onioshidashi lava, TA76.
71
75
73
69
67
73
73 71 70 80 An61 An88 78 An59 72Fo 74
OPX
CPX
56Information on Plate 2
Group and Type: see Tables 3 and 4, Apl: A type plagioclase,Bpl: B type plagioclase, intAB: intermediate type
between A and B type plagioclase, hetero.gm.: heterogeneous groundmass, Xtal clot: crystal clot, OPX:
orthopyroxene, CPX: clinopyroxene, Plagio: plagioclase, E.S.: Eruptive style, PFL: Pyroclastic flow deposit, PFA:
Pyroclastic fall deposit, 21p: 21
stlayer of the ESE pyroclastic fall deposit, Aga: Agatsuma pyroclastic flow, Asc: A
scoria flow deposit, Kam: Kambara pyroclastic flow, Oni: Onioshidashi lava, NC: Nicol, O: open, C: Cross, TA: Thin
Section I.D. Values in red on the photo: Mg# of
opx, black: Mg# of cpx, green: Forsterite content (Fo) of
olivine, blue: Anorthite content (An) of plagioclase
Plate
Group Type Object E.S. Unit NC TA Plate Group Type Object E.S. Unit NC
No No
1 Apl,Bpl Lava Oni O 276 49 2 K CPX PFA 21p O 115
2 Apl,Bpl Lava Oni C 276 50 2 K CPX PFA 21p C 115
3 hetero.gm PFL Aga O 91 51 3 M CPX Lava Oni O 76
4 hetero.gm Lava Oni O 83 52 3 M CPX Lava Oni C 76
5 olivine Lava Oni O 254 53 1 A+G CPX Lava Oni O 76
6 olivine Lava Oni C 254 54 1 A+G CPX Lava Oni C 76
7 Xtal clot Lava Oni O 264 55 3 E+L CPX Lava Oni O 76
8 Xtal clot Lava Oni C 264 56 3 E+L CPX Lava Oni C 76
9 3 3-2 Olivine Lava Oni O 104 57 2 K+Bpl Xtal clot Lava Oni O 76
10 3 3-2 Olivine Lava Oni C 104 58 2 K+Bpl Xtal clot Lava Oni C 76
11 3 3-2 Olivine Lava Oni O 104 59 1 B+H Xtal clot Lava Oni O 76
12 3 3-2 Olivine Lava Oni C 104 60 1 B+H Xtal clot Lava Oni C 76
13 3 3-3 Olivine Lava Oni O 83 61 3 E+L Xtal clot PFA 21p O 115
14 3 3-3 Olivine Lava Oni C 83 62 3 E+L Xtal clot PFA 21p C 115
15 3 3-3 Olivine PFL Aga O 103 63 2 C+K Xtal clot PFA 21p O 115
16 3 3-3 Olivine PFL Aga C 103 64 2 C+K Xtal clot PFA 21p C 115
17 1 A OPX PFA 21p O 115 65 3 M Xtal clot PFA 1p O 108
18 1 A OPX PFA 21p C 115 66 3 M Xtal clot PFA 1p C 108
19 1 A OPX PFL Kam O 67 67 3 M Xtal clot PFL Aga O 91
20 1 A OPX PFL Kam C 67 68 3 M Xtal clot PFL Aga C 91
21 1 B OPX Lava Oni O 105 69 2 D Xtal clot PFL Asc O 158
22 1 B OPX Lava Oni C 105 70 2 D Xtal clot PFL Asc C 158
23 2 C OPX PFL Asc O 158 71 3 E Xtal clot PFL Aga O 103
24 2 C OPX PFL Asc C 158 72 3 E Xtal clot PFL Aga C 103
25 2 D OPX Lava Oni O 76 73 Bpl Plagio Lava Oni O 76
26 2 D OPX Lava Oni C 76 74 Bpl Plagio Lava Oni C 76
27 E OPX PFL Kam O 67 75 Bpl Plagio Lava Oni O 76
28 E OPX PFL Kam C 67 76 Bpl Plagio Lava Oni C 76
29 E OPX PFA 21p O 115 77 Bpl Plagio Lava Oni O 105
30 E OPX PFA 21p C 115 78 Bpl Plagio Lava Oni C 105
31 small
opx OPX Lava Oni O 276 79 3 L+Apl Plagio PFL Aga O 103
32 small opx OPX Lava Oni C 276 80 3 L+Apl Plagio PFL Aga C 103
33 1 G CPX PFA 21p O 115 81
various Plagio PFL Asc O 158
34 1 G CPX PFA 21p C 115 82 Plagio PFL Asc C 158
35 1 H CPX PFL Kam O 67 83 intAB Plagio Lava Oni O 429
36 1 H CPX PFL Kam C 67 84 intAB Plagio Lava Oni C 429
37 2 I CPX PFL Asc O 158 85 Bpl Plagio Lava Oni O 429
38 2 I CPX PFL Asc C 158 86 Bpl Plagio Lava Oni C 429
39 2 I CPX PFL Kam O 67 87 Bpl Plagio Lava Oni O 105
40 2 I CPX PFL Kam C 67 88 Bpl Plagio Lava Oni C 105
41 2 I CPX PFL Kam O 67 89 Apl Plagio PFL Aga C 304
42 2 I CPX PFL Kam C 67 90 Apl Plagio PFL Aga C 304
43 2 I CPX PFL Kam O 67 91 Apl Plagio PFL Aga C 304
44 2 I CPX PFL Kam C 67 92 intAB Plagio PFL Aga C 304
45 2 J CPX Lava Oni O 76 93 intAB Plagio PFL Aga C 304
46 2 J CPX Lava Oni C 76 94 intAB Plagio PFL Aga C 304
47 2 K CPX PFL Kam O 67 95 Bpl Plagio PFL Aga C 304
48 2 K CPX PFL Kam C 67 96 Bpl Plagio PFL Aga C 304
Information on Plate 2
