スメクタイトーイライト変換反応機構の精密化

• 研究課題/領域番号: 16540437
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 井上 厚行 千葉大学, 理学部, 教授 (30150270)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2006年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2004年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
• キーワード: スメクタイト / イライト / 混合層鉱物 / 同位体 / 熱水変質作用 / オキソ陰イオン / XRD構造解析 / HRTEM像 / カオリン鉱物 / ポリタイプ / EBSD / イライトースメクタイト混合層鉱物 / 溶解再結晶作用

研究概要

本研究テーマである「スメクタイト-イライト変換反応機構の精密化」について、岩手県葛根田地熱系の探査井IT-2を使った研究は昨年までで終了し、すでに報告したようにこれまでに提唱されていたモデルより一段精度の高いモデルを提唱することができた。本年度は、このモデルの応用としてフランスの共同研究者らと進めていた小アンチル諸島グアドループ島に位置するブイランテ地熱系におけるスメクタイト-イライト反応について、XRDと化学分析に加えて、共存するカルサイトの炭素・酸素同位体を系統的に測定し、粘土鉱物の生成機構と熱水系の発達様式を明らかにした。特に、従来の粘土鉱物学的なデータに同位体データを加えることによって、さらに詳細な知見が得られることを実証したことは重要である。なお、この地域に見られるスメクタイト-イライト変換反応も基本的には、本研究で提唱したモデルで十分説明できることも明らかとなった。ブイランテ地熱系での研究成果はAmerican Mineralogistへ投稿し、現在印刷中である。
これまでの研究より、粘土鉱物の形成・変化を知るためには、初期段階における溶液からの粘土鉱物の沈殿生成機構を解明する必要があることがわかった。粘土鉱物の基本構造である珪酸イオンの挙動は難しいので、代わりに鉄鉱物を対象として、鉄鉱物の構造形成に対する共存オキソ陰イオンの影響について本年度は予察的な実験を開始した。これらの研究を進めることによって、鉱物生成のダイナミックスに関してさらに詳細な知見が得られるものと考える。

研究成果

• [雑誌論文] X-ray absorption fine structure spectroscopy study of arsenate adsorption on schwertmannite (2007)
  • 著者名/発表者名: U.Sakamaki, H.Takahashi, T.Konishi, A.Inoue, T.Fujikawa
  • 雑誌名: CP882, X-ray Absorption Fine Structure - XAFS13 ページ: 271-273
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Significance of the depth-related transition montmorillonite-beidellite in the geothermal field of Bouillante (Guadeloupe, Lesser Antilles) (2007)
  • 著者名/発表者名: D.Guisseau, P.Patrier Mas, D.Beaufort, J.P.Girard, A.Inoue, B.Sanjuan, A.Genter
  • 雑誌名: American Mineralogist (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] X-ray absorption fine structure spectroscopy study of arsenate adsorption on schwertmannite (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakamaki, M, Takahashi, H., Konishi, T., Inoue, A., Fujikawa, T.
  • 雑誌名: CP882, X-Ray Absorption Fine Structure - XAFS13 (American Institute of Physics) XAFS13 ページ: 271-273
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] K-ray absorption fine structure spectroscopy study of arsenate adsorption on schwertmannite (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Sakamaki, H.Takahashi, T.Konishi, A.Inoue, T.Fujikawa
  • 雑誌名: CP882, X-ray Absorption Fine structure - XAFS13 ページ: 271-273
• [雑誌論文] 共沈法によるシュベルトマナイトと各種陰イオン置換体の合成-Fe00H鉱物の生成における陰イオンの役割- (2006)
  • 著者名/発表者名: 井上厚行, 八田珠郎
  • 雑誌名: 粘土科学 45 ページ: 250-265
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Co-precipitation synthesis of schwertmannite and its analogues with different anion species, focusing on understanding of the role of anions in the formation of FeOOH minerals (2006)
  • 著者名/発表者名: Inoue, A., Hatta, T.
  • 雑誌名: Nendokagaku (Jour. Clay Science Society of Japan,) 45-4 ページ: 250-265
  • NAID: 110004793367
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Determination of defect structures in kaolin minerals by High-Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM) (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kogure, A.Inoue
  • 雑誌名: American Mineralogist 90 ページ: 85-89
• [雑誌論文] Polytype and morphology analyses of kaolin minerals by electron back-scattering diffraction (EBSD) (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kogure, A.Inoue, D.Beaufort
  • 雑誌名: Clays and Clay Minerals 53 ページ: 201-210
• [雑誌論文] Stacking defects and long-period polytypes in kaolin minerals from a hydrothermal deposit (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kogure, A.Inoue
  • 雑誌名: European Journal of Mineralogy 17 ページ: 465-473
• [雑誌論文] Illite-smectite mixed-layer minerals in hydrothermal alteration of volcanic rocks : I.one-dimensional XRD structure analysis and characterization of component layers (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Inoue, B.Lanson, M.M.Fernandes, B.Sahkarov, T.Murakami, A.Meunier, D.Beaufort
  • 雑誌名: Clays and Clay Minerals 53 ページ: 423-439
• [雑誌論文] Illite-smectite mixed-layer minerals in hydrothermal alteration of volcanic rocks : II.One-dimensional HRTEM structure images and formation mechanism (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Murakami, A.Inoue, B.Lanson, A.Meunier, D.Beaufort
  • 雑誌名: Clays and Clay Minerals 53 ページ: 440-451
• [雑誌論文] Formation of illite-smectite mixed-layer minerals in hydrothermally altered volcanic rocks : Integration of geological, fluid chemical, isotopic, XRD, and TEM evidence at Kakkonda geothermal system (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Inoue
  • 雑誌名: Clay Science 12(Supplement) ページ: 13-20
• [雑誌論文] Determination of defect structures in kaolin minerals by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) (2005)
  • 著者名/発表者名: Kogure, T, Inoue, A.
  • 雑誌名: American Mineralogist 90 ページ: 85-89
• [雑誌論文] Polytype and morphology analyses of kaolin minerals by electron back-scattering diffraction (EBSD) (2005)
  • 著者名/発表者名: Kogure, T., Inoue, A., Beaufort, D.
  • 雑誌名: Clays and Clay Minerals
• [雑誌論文] Stacking defects and long-period polytypes in kaolin minerals from a hydrothermal deposit (2005)
  • 著者名/発表者名: Kogure, T., Inoue, A.
  • 雑誌名: European Journal of Mineralogy
• [雑誌論文] Illite-smectite mixed-layer minerals in felsic volcaniclastic rocks from drill cores, Kakkonda, Japan (2004)
  • 著者名/発表者名: Inoue, A, Meunier, A., Beaufort, D
  • 雑誌名: Clays and Clay Minerals 52 ページ: 66-84
• [雑誌論文] 高塩濃度、高アルカリ環境における粘土鉱物の生成と変化-放射性廃棄物地層処分環境におけるベントナイト緩衝材の変質に関連して (2004)
  • 著者名/発表者名: 井上厚行
  • 雑誌名: 粘土科学 43 ページ: 145-161
  • NAID: 110003711428
• [雑誌論文] Significance of the depth-related transition montmorillonite-beidellite in the geothermal field of Bouillante (Guadeloupe, Lesser Antilles)
  • 著者名/発表者名: Guisseau, D., Patrier Mas, P., Beaufort, D., Girard, J.P., Inoue, A., Sanjuan, B., Genter, A.
  • 雑誌名: American Mineralogist (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より