Rock Forming Mineralogy 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 rock-forming minerals, Longman

造岩鉱物学とは ガイダンス： 鉱物の分類 岩石：鉱物の集合体 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。 ゴールドシュミット(1888-1947)

An Introduction to the Rock Forming Minerals 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 説明 ネソ珪酸塩 Si4O16 (b) カンラン石、ザクロ石など ソロ珪酸塩 Si4O14 (c) メリライト 2個のSiO4四面体が1個のOを共有 サイクロ珪酸塩 Si4O12 (f) 緑柱石、電気石 3個・6個のSiO4四面体がそれぞれ2個のOを共有 イノ珪酸塩(単鎖) (d) 輝石 SiO4四面体が2個のOを共有し、鎖状になっている イノ珪酸塩(複鎖) Si4O11 (e) 角閃石 フィロ珪酸塩 Si4O10 (g) 滑石、蛇紋岩、雲母、粘土鉱物など SiO4四面体が3個のOを共有し平面的に広がっている テクト珪酸塩 Si4O8 - 石英、長石、準長石 SiO4四面体の4個のOを全て共有し立体網状の構造をもつ

SiO2の相転移 Si4+ , 4配位 Quartz Tridymite Cristobalite Coesite Si4+ , 6配位 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

Ortho- and Ring Silicates 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 栗林先生の予定 長瀬先生の予定 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 栗林先生の予定 長瀬先生の予定 10月2日 　大谷 ガイダンス ○ 10月9日 Ortho- and ring Silicate 10月16日 10月23日 10月30日 　栗林 Feldspar 11月6日 Silica mineral 11月13日 Zeolite 11月20日 Chain silicate 11月27日 　長瀬 12月4日 Sheet silicate 12月11日 Non-silicate(sulfide) 12月18日 Non-silicate(carbonate) 1月8日 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

かんらん石（オリビン）

橄欖岩（かんらん岩・ペリドタイト）

化学式 : CaMgSiO4。産出は限られる。 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。 +Brucite Mg(OH)2 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 O H FeH H2O FeO Fe3O4 (Fe2SiO4)

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 O MgO SiO 2 AnhyB Fo En Pyrolite SuB B Brucite A Norbergite E1 E2 Chl HyWd D, Yang et al., 1997 Talc Sur MORB Ch Hm Chm Serp Chld 10 ? Amphiboles F, Kanzaki, 1991 G, Ohtani et al., 1997 G, Kudoh et al., 1997 D ２

H O MgO SiO 2 A AnhyB Fo En Pyrolite SuB B Brucite Norbergite E1 E2 Chl HyWd D, Yang et al., 1997 Talc Sur MORB Ch Hm Chm Serp Chld 10 ? Amphiboles F, Kanzaki, 1991 G, Ohtani et al., 1997 G, Kudoh et al., 1997 D

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。 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