講義資料+演習問題解答 - 東海大学理学部化学科

1 CIAを計算せよ.
a) 曹長石:NaAlSi3O8
曹長石1molには,Na,Alがそれぞれ1mol含まれる.Na2O,Al2O3としては,それぞ
れ0.5molに相当するので,
0.5
CIA
100 50%
0.5 0.5
b) カオリナイト:Al2Si2O5(OH)4
Al2O3が1molふくまれる.CIA
100
100%
c) モンモリロナイト:Na(1/3)(H2O)4(Al, Mg)2[(OH)2Si4O10]
(Al とMgのモル数は同じと仮定する)
Na2Oとして,(1/6) mol,Al2O3として(1/2) molが含まれるので,
1
2
CIA
100 75%
1 1
2 6
カオリナイトを利用している例がある製品
答え:全部
① 化粧品:ファンデーション,口紅,マニキュア,保湿クリー
ムなど
② 陶磁器:食器,タイル,碍子,トイレ等
③ 医薬品:胃薬(胃酸の抑制,胃壁の保護)
④ 鉛筆:HBで30~35%の含有量でカオリナイト等の粘土
を含む.
⑤ 紙:コート紙の平滑性を出すために添加される.
DVD(Volcanoes 2)視聴の質問事項解答
Q1.南米コロンビアで噴火した際に,火山学者が死亡した火山の名前は?
ガレラス
Q2.地球上のすべての火山を考慮すると,海底下に存在する火山は何%あるか?
80%
Q3.ハワイ諸島で絶え間なく噴火している火山の名前は?
キラウエア
Q4.火山灰は災害をもたらすが,人類に恵みも与える.その恵みとは?
肥沃な土壌
Q5.噴火後に発生する災害で火山灰が関係する現象は何か?
火山泥流
Q6.ポンペイの町を火砕流で埋め尽くした火山の名前は?
ベスビオ
Q7.過去1万年の期間において,地球上で最大の噴火を起こした火山の名前は?
タンボラ
Q8.1991年に火砕流を発生し,死者を出した日本の火山の名前は?
雲仙普賢岳
Q9.タンザニアのレンガイ火山の溶岩の温度は何度か?
500℃(カーボナタイトと呼ばれる火成岩で,炭酸塩を高濃度で含むため,融点が低い)
Q10.近年に大噴火したフィリピンの火山名は?
ピナツボ
地球化学
マグマ水
理学部化学科 大場武
マグマ水の働き
ピナツボ山 1991年
雲仙普賢岳 1992年
マグマ噴火の
メカニズム
Henleyの火山熱水系モデル
マグマ水と地下水(天水)の相互作用は不可避
どうすれば,両者を区別することができるか?
安定同位体比の表記法
SMOWは標準平均海水(Standard Mean Ocean Water)
 RSample

D  
 1  1000 (‰)
 R SMOW

D
R 
H 
18
R



O
Sample
18
 O  
 1 1000 (‰) R   16 
 O
 R SMOW

Dをまったく含まない水のδDは,‐1000‰
標準海水とDの濃度が同じなら,水のδDは,0‰
標準海水に比べDの濃度が2倍なら,水のδDは,+1000‰
一般的に,同位体比を測定する分析計は,Rの値は出力しない.
Running standardと呼ばれる標準物質を基準にしたδ値を出力する.
Global Meteoric Line
地球規模の同位体分別作用により天水の安定同位体比は,
一つの直線上に分布する.
δD = 8×δ18O + 10 上式で右辺の10の値はd‐excessと呼ばれ,地域により10以外
の値を示す.マグマ水の同位体比は天水の同位体比と明確に
異なる.
同位体比分別
液体の水(Liquid)と水蒸気(Vapor)の間の同位体分別係数,α
は温度のみの関数.
気相よりも液相に重い同位体が選択的に分配される.

RLiquid
RVapor
D/H
18
O/ 16O
α at 25℃
1.07875
1.00935
箱根火山の温泉水と噴気の安定同位体比
沈み込み帯のマグマ
(日本列島など)
マントル起源
のマグマ
三角図の利点・特徴(地球化学では多用される)
①点の位置から,どの成分が優勢か判断できる.
②混合が直線関係で表現される.
③3成分以外の成分が加わっても点の位置は不変
④濃度の単位はどのようなものでも構わない.
演習問題
問1.
酸素同位体比(18O/16O)の標準物質の値が,0.0020052であったとする.ある水試
料の18O/16O比が0.0020153である場合,この試料のδ18O(‰)を求めよ.
問2.
現在の海水の酸素同位体比(δ18O)は,0‰であり,5000万年前(始新世)の海水の
酸素同位体比はおよそ‐5‰である.
その差の原因を,雪氷の形成によるとした場合,雪氷の平均的な酸素同位体比を
計算せよ(計算過程も示すこと).
ただし,現在の雪氷の地球全体の水の中に占める割合を2%とし,始新世の地球
はとても暖かかったので全く雪氷が存在していないと仮定する.
ヒント:異なる同位体比(例えば,δ18O)を有する成分a,bが混合した場合,以下の
式が成立する.ただし,mは混合物を示し,Wはそれぞれの量を示す.
+
左辺を始新世の海水,右辺を現在の海水と雪氷と考える.