6.5　二重鎖ケイ酸塩ー角閃石　　（P.160～） No.1 角閃石鉱物の構造と振る舞いは多くの点で輝石に似ている。（このセクションでは角閃石と輝石を比較する） 角閃石はその化学的構造のせいでとても複雑である。 角閃石鉱物の本質的な特徴は［SiO4］４面体の二重鎖です。それは（図6.29）の様に鏡面で角を共有することで２本の単鎖をつなげるという考え方です。鏡面構造は鎖が直線でないときでさえ、すべての角閃石で保存される。４面体の半分は（２つの架橋酸素、２つの非架橋酸素）をもち、残りの半分は（３つの架橋酸素、

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1 6.5　二重鎖ケイ酸塩ー角閃石　　（P.160～） No.1 角閃石鉱物の構造と振る舞いは多くの点で輝石に似ている。（このセクションでは角閃石と輝石を比較する） 角閃石はその化学的構造のせいでとても複雑である。 角閃石鉱物の本質的な特徴は［SiO4］４面体の二重鎖です。それは（図6.29）の様に鏡面で角を共有することで２本の単鎖をつなげるという考え方です。鏡面構造は鎖が直線でないときでさえ、すべての角閃石で保存される。４面体の半分は（２つの架橋酸素、２つの非架橋酸素）をもち、残りの半分は（３つの架橋酸素、１つの非架橋酸素）をもつ。ゆえに鎖の一般的な式は＿＿＿＿となります。 その鎖はすべての角閃石構造に共通であり、ｃ軸方向に～5.2Åの繰り返しをもち、伸びている。鎖の積み重ねは輝石が（１００）層を重ねているのに似ていてb軸方向に繰り返している。（図6.29（b）） さらに角閃石は輝石と似ていることによって、構造中の陽イオンsiteが二重鎖中での[SiO4]4面体の先端と底面に関連することが特徴である。 隣接した鎖の4面体の底面のsiteはM4siteと呼ばれる→（輝石中でのM2siteを参照） 向かい合った4面体の先端の間の小さい方のsiteはM1、M2、M3と呼ばれる→（輝石中でのM1siteを参照） M4siteの配位は大きな陽イオン（Ca2+など）で占有された場合、8である。しかし、小さな陽イオン（Mg2+orFe2+など）で占有した場合、６に減少する。また、M1,M2,M3siteは8面体である。 二重鎖は鎖中で向かい合った4面体の底面によって形成されたリングの間にある3番目の陽イオンsiteをつくる。この大きなAsiteと呼ばれるものは、空いているか、部分的に埋まっているか、いくつかの角閃石中でNaおよびCaによって完全に占有されるかの状態をとる。最後に、(OH)-またはF-は6面体リングの中央、つまり4面体の先端の水平面にある。 これらのsiteのすべては図6.29(b)に示されている。この理想的な角閃石構造の空間郡はC2/mである。I-beamは輝石のに似ていて影がついている。

2 6.5 二重鎖ケイ酸塩ー角閃石【続き】 （P.160～） No.２
構造型の間での基本的な関係（組成、温度、圧力）は輝石に似ている。さらにシリカ4面体は陽イオンsiteの拡張および収縮の間ずっと本質的には不活性のままである、というのも4面体の鎖と陽イオン多面体との間の結合が鎖の広がりを減少させる各各の4面体によって維持されているからである（図6.30）。 化学的に複雑である角閃石の四角形（図6.31）での構造変化は輝石と同じ方法で解明されている。 １．Ca-richな角閃石ではC2/m構造がすべての温度範囲と拾い組成の範囲で存在する。 　　それは高温でのCa-poorな角閃石でも存在する。 ２．Ca-poorな角閃石ではちょうど輝石のように、鎖の崩壊が冷却によって起こります、そ 　　れは対称性をP21/mへと減らします。C-centringの損失は異なる状態によってねじれる 　　鎖の（100）層での置換のせいである。しかしながら、4面体の回転の方向は同じであり 　　、輝石におけるC2/c→P21/cの転移には似ていない。だから角閃石中ではO-rotatedした 　　鎖だけ存在する（輝石中でのOとSの鎖を比べて）。向かい合った鎖が不等価になるとき 　　それらはA,Bで呼ばれる。 ３．Ca-freeな角閃石では、斜方晶系の構造（Pnma）は低温での鎖の相対的な配置をその 　　長さに関して変化させることによって形成される。単斜角閃石での格子定数と比較した 　　このセルでの格子定数aはaortho=2aclino･sinβである。 ４．高温のproto角閃石（Pnmn）もまた、純粋なMgでの最終の要素として高温で存在する。 角閃石の構造は図6.32でのI-beam図表として要約されている、それは図6.22での輝石の同じような図表と比較される。proto-,ortho-と単斜角閃石の間の関係は図6.18の輝石のものに似た（100）の連続体の積み重ねとして表現される。

3 6.5 二重鎖ケイ酸塩ー角閃石【続き】 （P.163～） No.３
角閃石鉱物の一般的な組成は次式で記述される。A0-1B2C5T8O22（OH,F)2 A ＝ 空、もしくは色々な量のNa/Caを含む大きなAsite B ＝ 最も多くの共通の角閃石のM4siteの成分がCa,Na,Fe2+orMgである。 C ＝ Fe2+,Mg,Fe3+orAl(M1,M2,M3siteで) T ＝ 4面体中でのSiとAl。この置換の限界は（Al2Si6）であるように見える。 P163 この多量な陽イオンsiteが角閃石を（複雑な）幅広い化学組成をもった鉱物グループにする。よって岩石中で幅広いバルク組成の結晶化が可能となっている。 化学的な置換が可能な範囲は角閃石の学名を難しくする事が最近合理化したものの問題である（範囲が広いので学名がややこしいということ） 典型的な複雑な固溶体は多くの火成岩、変成岩で共通成分の『ホルンブレンド（普通角閃石）』である。その置換の仕組みはトレモナイト（透角閃石）Ca2Mg5Si8O22(OH)2が起点として記述される。 １．NaがAsiteに入り、4面体でAl3+をSi4+に置換することによって安定し、 　　化学式NaCa2Mg5 (AlSi7)O22(OH)2となる。 ２．M1,M2,M3siteでMgへのAlといった３価のイオンの置換は4面体でSi4+にAl3+を置換することによって再び安定し、化学式Ca2(Mg4Al)(AlSi7)O22(OH)2になる。 両方の置換の組み合わせ、例えばNaAl3からMgSi2などはNaCa2(Mg4Al)(Al2Si6)O22(OH)2といった組成を与える。それはホルンブレンド(普通角閃石)類の1つの最終形とされる。 ほとんどのホルンブレンドの組成はこれとトレモナイト(透角閃石)の間であり、それにはFe2+からMgへのさらなる置換をともなう。 このような複雑な固溶体のふるまいにおける一般的な法則は輝石でのそれに似ている。 高温で、固溶体は角閃石のほとんどの組成範囲で可能である。 しかし、低温ではM4siteとAsiteでの陽イオンのサイズによって左右される鎖中での構造変化が固溶体の可能な割合で減少していく。 一般的に我々は角閃石の間での次の様な不混和性を予測する。 (i)　M4siteが１つの角閃石でCa-richであるものと残りがCa-poorなもの (ii)　M4siteが１つの角閃石でNaに占有されたものと残りがCaに占有されたもの (iii) Asiteが１つの角閃石で占有されたものと残りが空なもの

4 6.5 二重鎖ケイ酸塩ー角閃石【図に関して】 No.4 【図6.29】
6.5　二重鎖ケイ酸塩ー角閃石【図に関して】　　 No.4 【図6.29】 (a)角閃石中でのSiO44面体の二重鎖はC軸に沿って伸びている。そしてその下にこの二重鎖を真横から見た略図の説明がある。ここでの鎖はまっすぐである――つまり実際にはそれらは図6.30のようにいつも少し回転している。 (b)角閃石構造での二重鎖の配置はC軸上に沿って見られる。M1,M2,M3siteの陽イオンは4面体の先端の間に角を共有した8面体を形成し、さらに、より大きなM4siteの8面体は4面体の底面の間で似たような鎖を形成する。AsiteとOHsiteは二重鎖に沿って形成されたリングの中にある。１つの I-beamは輝石中で見られたものに似ていて影がついている。 【図6.30】 二重鎖の長さは4面体の回転によって短くなっている。鏡面で反対方向に回転する4面体は、鏡面構造を維持する。 【図6.31】 角閃石の４角形は単純な角閃石鉱物のおよその組成を表している。また、影のついた領域は自然界に生じる鉱物の固溶体の分布を示している。高温ではカミングトンナイトとアクチノライトの完全固溶体が存在する。 【図6.32】 角閃石構造は図6.22における輝石の構造でのI-beamに似た図表で表される。