流動電位係数の状態・溶存イオン種依存性の決定と三宅島地電位観測データへの適用
【研究分野】固体地球物理学
【研究キーワード】
流動電位係数 / 室内実験 / 自然電位 / 三宅島
【研究成果の概要】
本研究では,三宅島2000年噴火活動時に観測された自然電位変動から,水の流動に関する定量的な見積もりを行うため,三宅島の岩石を用いて,流動電位を決定するゼータ電位の性質を実験的に明らかにした.
初年度に実験装置の整備改良を行い,三宅島にて各噴出年代の火山岩試料の採取を行った.試料を採取する際に立ち寄った神津島において自然電位マッピングを実施した結果,神津島での地形効果が約10mV/m(高度1m上昇につき10mV電位が下降する)と三宅島に比べて約10倍であることが判明したため,この違いが,両島で採取した岩石のゼータ電位の違いによって説明可能であるかを実験的に検証することも目標の一つに加えた.
まず,HCl-KCl-KOH系における,ゼータ電位のpH依存性に関する実験を行った.その結果,各年代の三宅島玄武岩,神津島流紋岩共に,pH3-10の範囲ではゼータ電位が-10〜-20mVに決定され,さらに塩基性が強くなると共にゼータ電位は大きくなった.また,三宅島玄武岩がpH2付近でゼータ電位がゼロから(さらに酸性の強いところで)正に転ずるのに対し,神津島流紋岩ではゼータ電位はマイナスに留まった.従って,三宅島と神津島の地形効果の相違は,地下水のpHの相違か,比抵抗など他のパラメタの相違によるものと考えられる.
Ishido&Mizutani(1981)の実験では,花崗岩,安山岩,斑レイ岩ともに,ゼータ電位がpH6以上で-80〜-100mVに決定され,今回の結果は約1桁小さい値を得た.岩右試料の表面状態の差異が,このような実験結果の相違を生む要因として考えられたため,岩石の破砕粒度を変えた実験を行った.その結果,新鮮な表面の割合が多いと考えられる,より粒径の小さな試料ほど絶対値として高いゼータ電位になっているという実験結果を得,ゼータ電位を考える上で新たな要因を考える必要性が明らかとなった.
【研究代表者】