溶融物介在物

溶融包有物は、マグマ中で成長し^{[1]最終的に}火成岩を形成する結晶に閉じ込められた溶融物の小塊または「塊」です。多くの点で、マグマ熱水系内の流体包有物に類似しています。^{[2] [3]}溶融包有物は顕微鏡サイズになる傾向があり、揮発性成分を分析することで、深部での溶融物の閉じ込め圧力を解釈することができます。

溶融物包有物は一般に小さく、そのほとんどは直径 80マイクロメートル未満です(1 マイクロメートルは 1 ミリメートルの 1000 分の 1、約 0.00004 インチ)。^[4]溶融物包有物には、ガラス (急速冷却によって急冷された溶融物)、小さな結晶、蒸気を多く含む別の泡など、さまざまな成分が含まれている場合があります。^{[5]溶融物包有物は、}石英、長石、カンラン石、輝石、霞石、磁鉄鉱、ペロブスカイト、アパタイトなどの火成岩に含まれる結晶中に存在します。^{[6] [7] [8]溶融物包有物は、}火山岩と深成岩の両方に見られます。さらに、溶融物包有物には混ざり合わない (非混和性) 溶融相が含まれる場合があり、その研究は、閉じ込められた 2 つ以上の溶融物が存在していたという直接的な証拠を見つけるための優れた方法です。^[5]

溶融包有物は小さいですが、有用な情報を豊富に提供します。地球化学者と火成岩学者は、顕微鏡観察とさまざまな化学微量分析技術を使用して、溶融包有物からさまざまな独自の情報を得ることができます。溶融包有物の H ₂ O と CO ₂含有量、主要元素、副元素、微量元素の分析には、両面FTIRマイクロ透過率、^[9]片面 FTIR マイクロ反射率、 [ ^{10 ]}ラマン分光法、^[11]マイクロサーモメトリー、^[12]二次イオン質量分析法 ( SIMS )、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法 ( LA-ICPMS )、走査型電子顕微鏡 ( SEM )、電子マイクロプローブ分析 ( EMPA ) など、さまざまな技術が使用されています。^[13]溶融包有物内に蒸気泡が存在する場合、溶融包有物の総揮発性物質予算を再構築する際には、蒸気泡の分析を考慮する必要があります。^[14]

マイクロサーモメトリーとは、溶融物包有物を元の溶融温度まで再加熱し、その後急速に急冷して、溶融物包有物内に元々含まれていた可能性のある娘鉱物や蒸気泡のない均質なガラス相を形成するプロセスです。^[15]

ステージ加熱は、顕微鏡に取り付けられたステージ上で溶融物包有物を加熱し、ステージ上にヘリウムガス（ベルナツキーステージ）^{[16] [17]}またはアルゴンガス（リンカム​​TS1400XY）^[18]を流し、溶融物が元の溶融温度に達した後に急速に急冷して均質なガラス相を形成するプロセスです。加熱ステージを使用すると、溶融物が元の溶融温度まで再加熱されるときに変化する相を観察できます。^[19]

このプロセスでは、1気圧の一定圧力に保たれた炉内で1つまたは複数の溶融物包有物を元の溶融温度まで再加熱し、その後水中で急速に急冷して均質なガラス相を生成することができます。^[20]

FTIRは、溶融包有物のガラス相上のスポットに焦点を合わせた赤外線レーザーを使用して、溶融包有物を含んだ親岩相に応じて、各種の波長に関連するH ₂ OとCO ₂の吸収（または消光）係数を決定する分析方法です。^{[10] [21]}

ラマン分光法は、溶融包有物のガラス相^{[22] [23]}または溶融包有物に含まれる蒸気泡^{[24]に焦点を絞ったレーザーを使用して、H} ₂ O や CO ₂などの揮発性物質のラマン振動バンドに関連する波長を特定するという点で、FTIR に似ています。ラマン分光法は、溶融包有物内に十分な濃度で存在する場合、蒸気泡に含まれるCO ₂の密度を決定するためにも使用できます。 ^[11]

SIMSは、溶融物にイオンビーム（16O−または133Cs+）を照射して二次イオンを発生させ、質量分析計で測定することで、揮発性元素と微量元素の濃度を測定するために^使用さ^れます。^[ 25 ^]

LA - ICP-MSは主要元素と微量元素を測定できるが、LA-ICPMSでは溶融物内包物とそれに付随する物質をイオン化して溶融物を破壊し、質量分析計で分析する。^{[26] [27]}

走査型電子顕微鏡は、元の材料の損失につながる可能性のある上記の分析の前に使用すると便利なツールです。娘鉱物や蒸気泡をチェックし、溶融物包有物の分析に選択すべき最良の技術を決定するのに役立ちます。^[4]

電子顕微鏡分析は、溶融包有物中の主要元素と微量元素の分析に広く用いられており、溶融包有物と斑晶ホストの親マグマタイプを決定するために使用される酸化物濃度を提供します。^[28]

溶融体包有物は、X線マイクロトモグラフィーを用いて3次元で画像化されている。^[29]この方法は、可視光顕微鏡を使用するよりも正確に、溶​​融体包有物中に存在するさまざまな相の寸法を決定するために使用できる。

溶融包有物は、マグマ系の歴史の中で存在したマグマの組成、組成の進化、揮発性成分 [14] を決定するために使用できます^。これは、溶融包有物が小さな圧力容器として機能し、結晶を取り囲む周囲の溶融物を隔離して保存し、その後のプロセス（封入後の結晶化など）によって変更されるためです。^[4]溶融包有物はさまざまな圧力（P）と温度（T）で形成されるため、深部の封入条件（PT）と火山噴火を引き起こす揮発性成分（H ₂ O、CO ₂、S、Cl、F）に関する重要な情報も提供できます。^[21]

蒸気泡の存在は、溶融物包有物によって採取された溶融物に元々含まれていたH ₂ OとCO _{2のかなりの割合を蒸気泡が含んでいる可能性があることを考えると、分析のための追加要素となる。} ^{[16] [30]蒸気泡が主にCO} ₂で構成されている場合、ラマン分光法を使用して存在するCO ₂の密度を決定することができる。^{[31] [11]}

主要元素と微量元素の濃度は、通常EPMAを使用して決定され、一般的な元素組成にはSi、Ti、Al、Cr、Fe、Mn、Mg、Ca、Ni、Na、K、P、Cl、F、Sが含まれます。 ^[32]これらの主要元素と微量元素に関連する酸化物の濃度の知識は、親マグマ、溶融包有物、および斑晶ホストの組成を決定するのに役立ちます。^[28]

微量元素濃度はSIMS分析によって測定することができ、分解能は1ppm程度まで低下する場合があります。^[33] LA-ICPMS分析も微量元素濃度の測定に使用できますが、SIMSに比べて分解能が低いため、1ppm程度の濃度を測定することはできません。^[5]

ヘンリー・クリフトン・ソルビーは1858年に、結晶中の微細な溶融包有物を初めて記録した。^[34]溶融包有物の研究は、最近では洗練された化学分析技術の発達によって推進されている。旧ソ連の科学者は、第二次世界大戦後の数十年間に溶融包有物の研究を主導し、^[35]顕微鏡下で溶融包有物を加熱する方法を開発し、変化を直接観察できるようにした。ATアンダーソンは、ハワイのキラウエア火山の玄武岩質マグマの溶融包有物の分析を研究し、深部でのマグマの初期揮発性物質濃度を決定した。^[36]

• 内包物（鉱物）
• 流体封入物

• 溶融包有物のページ (Jake Lowenstern、USGS)
• 流体と溶融体包有物（フィル・ブラウン、ウィスコンシン大学マディソン校）