第1回

Report
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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