2024年3月8日

Date: 16:00 – 18:00, Friday, March, 8, 2024

発表者：角野 浩史
Speaker: Hirochika Sumino

Title: Secular and spatial variations of helium isotope ratios in Izu Oshima: What will be observed in the next eruption?

Helium isotope ratios (3He/4He) differ significantly in geochemical reservoirs such as air, the crust, and the mantle. Therefore, helium in volcanic gases can be used as a sensitive tracer of magma activity. In the Izu-Oshima volcano, the 3He/4He of steam well increased immediately after the 1986 eruption from a low value of 1.7 Ra, peaked in 1988 at 5.5 Ra, and has decreased until now (Sano et al., EPSL 1991). The 3He/4He corrected for atmospheric contamination using 4He/20Ne was about 6.2 Ra throughout the last 1986-1990 eruptive activity. On the other hand, air-corrected 3He/4He of hot spring gases collected from other wells have been constant at 6.2 Ra since 2001. These results suggest that the supply of magma-derived helium to the steam well has decreased, while the 3He/4He of magmatic gas has been constant over the past 30 years.
The lower 3He/4He of the present magma than the mantle value of 8 Ra suggests the significant contribution of crustal helium in the magma reservoir. On the other hand, 3He/4He of olivines in 19-40 ka volcanic rocks are around 7 Ra, suggesting that 3He/4He of the magma at these stages were more similar to that of the mantle. However, 3He/4He of olivines in 1.3 ka scoria is 4.6 Ra, indicating that crustal helium significantly contaminated the magma.
Based on these observations, two scenarios can be expected for the next eruption: first, if the old magma reservoir is reactivated, the 3He/4He of hot spring gases will remain unchanged at about 6 Ra, and only the contribution of magma-derived helium in the steam well will increase, similarly to the previous eruptive activity. In the second scenario, in which a supply of primitive magma causes the reactivation of the magma with a high 3He/4He, not only the contribution of magmatic helium in the steam well increases, but also the air-corrected 3He/4He of the steam and hot-spring gases will be higher than 6 Ra. Namely, whether the next eruption results from new magma supply from greater depths or just reactivation of the old magma can be constrained by 3He/4He.


発表者：鈴木 敏弘
Speaker: Toshihiro Suzuki

タイトル：内熱式ガス圧装置の紹介
Title : Introduction of Internal heated gas pressure vessel

内熱式ガス圧装置は、アルゴンなどの不活性ガスを圧力媒体に用いてガス圧縮により加圧した後に、試料部分の温度を上昇させて更に圧力を上げて、高温高圧を発生させる装置である。静水圧状態を達成できるが最高到達圧力は1GPa程度で、ダイアモンド・アンビルやマルチアンビル等の「超」高圧発生装置と比較すると、非常に低い圧力である。HIP（Hot Isostatic Press）とも呼ばれ、一般的には最高圧力200MPa程度の装置が産業用などとして用いられている。
今回の発表では、現在は産総研に設置されている、試料の急冷回収が可能な500MPa、860MPa装置について紹介する。この装置は、最高圧力が異なる2種類の圧力容器を持っているが、加圧系統は共通である。元々は東京工業大学に、まず500MPa,装置が1994年度に導入され、860MPa部分が2001年度に追加された。その後、2018年に産業技術総合研究所（旧地質調査所）へ移転された。
500MPa装置の場合は、500MPaまでガス圧縮器で加圧可能で、圧力容器内の圧力はガス圧力計で直接測定出来る。一方860MPa装置の場合は、法律的な制約から装置構成が異なり、200MPaまでガス圧縮器で加圧した後、ピストンシリンダー装置と同様に油圧でピストンを押し上げて圧力容器の体積を減少させる事により860MPaまで加圧を行う。このため200MPaまではガス圧力計で圧力を測定できるが、200MPa以上の圧力ではピストンを加圧する油圧から圧力を換算して装置は制御される。ただし、この「換算圧力」では圧力容器内部の実際の圧力とは差が大きくなるため、圧力容器内部にマンガニン線を入れておき、その電気抵抗変化から圧力容器内部の圧力を測定している。この装置の圧力容器部分は、直径65ｍｍ、長さは200mmで、モリブデン線を用いて容器上部を加熱している。上部は最高で1500℃程度まで加熱できるが、この状態でも圧力容器下部の温度は200℃程度である。この温度差を利用して、試料を上部に吊るした状態で実験を行い、保持時間終了時に試料を圧力容器下部に落下させる事により急冷処理をしている。
現在この装置は、火山噴火に関連する研究などに利用されている。