造岩鉱物学 Rock Forming Mineralogy 栗林・長瀬・大谷 教科書： 教科書：Deer, Howie, Zussman (1922) An introduction to the rockforming minerals, Longman ガイダンス： 造岩鉱物学とは 鉱物の分類 岩石：鉱物の集合体 ゴールドシュミット(1888-1947) 珪酸塩鉱物 我々は酸素の中で暮らしている 化学平衡論的な変成岩の研究で知られ るゴールドシュミット(1888-1947)は地殻を 含む岩石圏を「酸素圏」と呼んだ。なぜな ら、地殻の構成物質のなかで最も多いの が酸素にほかならないからである。その 構成元素を多い順に並べると、 O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mgとなる。これらの元 素は地殻の９９％を占めており、中でも 酸素はイオン体積比で９０％を超えると いわれている。まさに我々は酸素の中で 暮らしているといえよう。 地殻の岩石を構成する鉱物は主に珪酸塩鉱物であるが、この珪酸塩鉱物の骨格 はSiO4正四面体であることはよく知られている。 An Introduction to the Rock Forming Minerals LONGMANより発行されている同名の書籍では造岩鉱物(The Rock Forming Minerals)を ORTHO- AND RING SILICATES, CHAIN SILICATE,SHEET SILICATE, FRAMEWORK SILICATE, NON-SILICATES の5つに大別して解説している。 ここにもみられるようにSILICATES(珪酸塩鉱物)が大半を占めている。一般に珪酸塩 鉱物はSiO4正四面体(次図(a))を基本形にしているが、これは小さなSiイオンが４つ の大きな酸素イオンに取り囲まれて(SiO4)4-四面体を形成している。 この基本形が頂点の酸素を共有することで結合し様々な珪酸塩を形成する。その 主なものは次のように呼ばれている。 表 1.1. 珪酸塩鉱物の分類 分類 Si:O比 図中記号 代表的鉱物 ネソ珪酸塩 Si4O16 (b) カンラン石、ザクロ石 独立したSiO4四面体 など が珪酸イオンをつくる ソロ珪酸塩 Si4O14 (c) メリライト サイクロ珪酸塩 Si4O12 (f) イノ珪酸塩(単鎖) Si4O12 (d) イノ珪酸塩(複鎖) Si4O11 (e) フィロ珪酸塩 Si4O10 (g) テクト珪酸塩 Si4O8 - 説明 2個のSiO4四面体が1 個のOを共有 3個・6個のSiO4四面 緑柱石、電気石 体がそれぞれ2個のO を共有 SiO4四面体が2個のO 輝石 を共有し、鎖状になっ ている SiO4四面体が2個のO 角閃石 を共有し、鎖状になっ ている SiO4四面体が3個のO 滑石、蛇紋岩、雲母、 を共有し平面的に広 粘土鉱物など がっている SiO4四面体の4個のO 石英、長石、準長石 を全て共有し立体網 状の構造をもつ 図 珪酸塩鉱物の分類 SiO2の相転移 Si4+ , 4配位 Quartz Tridymite Cristobalite Coesite Si4+ , 6配位 Stishovite CaCl2 type Seifertite (a-PbO2) 6+2配位 Pyrite type 造岩鉱物学 （大谷） Ortho- and Ring Silicates Olivine group: Olivine, Monticellite: M2SiO4, CaMSiO4 Humite group: 含水鉱物 Garnet group: M3Al2Si3O12, Ca3(Cr,Fe)2Si3O12 Sillimatite, Andalusite, Silimatite: Al2SiO5 造岩鉱物学 （大谷） 24年度 造岩鉱物学 4セメ 火曜日１時限目 日時 担当 内容 大谷先生の予定 10月2日 大谷 ガイダンス ○ 10月9日 大谷 Ortho- and ring Silicate ○ 10月16日 大谷 Ortho- and ring Silicate ○ 10月23日 大谷 Ortho- and ring Silicate ○ 10月30日 栗林 Feldspar 11月6日 栗林 Silica mineral 11月13日 栗林 Zeolite 11月20日 栗林 Chain silicate 11月27日 長瀬 Chain silicate 12月4日 長瀬 Sheet silicate 12月11日 長瀬 Non-silicate(sulfide) 12月18日 長瀬 Non-silicate(carbonate) 1月8日 長瀬 Non-silicate(oxide) 1月15日 補講・テスト 教科書：Deer, Howie, Zussman (1922) An introduction to the rock-forming minerals, Longman 栗林先生の予定 長瀬先生の予定 かんらん石（オリビン） 橄欖岩（かんらん岩・ペリドタイト） a軸側から見たオリビン の結晶構造 種類 苦土橄欖石（forsterite、フォルステライト） 化学式 : Mg2SiO4。色 : 白色、黄緑色、条痕 : 白色。ガラス光沢。劈開なし。硬 度 : 7。比重 : 3.2。 鉄橄欖石（fayalite、ファヤライト） 化学式 : Fe2SiO4。色 : 褐色、黒色、条痕 : 淡褐色。ガラス光沢。劈開なし。硬 度 : 6.5。比重 : 4.4。 テフロ石（マンガン橄欖石、テフロ橄欖石、tephroite、テフロアイト） 化学式 : Mn2SiO4。産出は限られる。 モンチセリ石（モンチセリ橄欖石、monticellite、モンティセライト） 化学式 : CaMgSiO4。産出は限られる。 a軸側から見たオリビンの結晶構造 カンラン石＋水の反応 カンラン石と水が反応して、水素が発生することが 明らかになっている。 2Mg2SiO4 + 3H2O = Serpentine Mg3Si2O5(OH)4 +Brucite Mg(OH)2 3Fe2SiO4 + 2H2O = 2Fe3O4 + 3SiO2 +2H2 (hydrogen formation) 高圧では 5.5Fe2SiO4 + H2O = 3Fe3O4 + 5.5SiO2 + 2FeH の反応が起こるかもしれない。 Stability of FeH The key reactions for formation of FeH: 3FeO + H2O = Fe3O4 +2H2 11FeO + H2O = 2FeH + 3Fe3O4 5.5Fe2SiO4 + H2O = 3Fe3O4 + 5.5SiO2 + 2FeH Fe (Fe2SiO4) FeO FeH Fe3O4 O H2O H Humite group コンドロダイト/スピネル/カルサイト Compositions of dense hydrous magnesium silicates and other phases related to mantle assemblages H 2O Brucite E1 A E2 Chl Chld 10 ? Serp G, Ohtani et al., 1997 G, Kudoh et al., 1997 F, Kanzaki, 1991 D, Yang et al., 1997 D Sur Norbergite Ch Hm Talc SuB MORB Chm HyWd B Pyrolite Amphiboles MgO AnhyB Fo En SiO2 ２ H2 O Brucite Chl E1 Chld G, Ohtani et al., 1997 G, Kudoh et al., 1997 F, Kanzaki, 1991 D, Yang et al., 1997 10 ? A E2 Serp Sur NorbergiteCh SuB B MgO AnhyB D Hm Talc MORB Chm HyWd PyroliteAmphiboles Fo En SiO 2 小テスト問題 2012/10/9 大谷 1．次の鉱物の化学式を記せ。 Fayalite Tephroite Monticellite Forsterite 2．図はMg2SiO4の結晶構造 をa軸方向から見たものである。 図１はマグネシウム、鉄、シリコン、酸素の 原子からなるカンラン石の結晶構造の模式 図である。図のＡ、Ｂ、Ｃの原子は何か記せ。 A B C
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