造岩鉱物間の反応過程の解読

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14204052
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 北村 雅夫 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70004489)
• 研究分担者: 三宅 亮 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10324609) ; 下林 典正 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70235688)
• キーワード: 造岩鉱物 / 反応過程 / 相変態 / コンピューターシミュレーション

研究概要

本研究は、統計力学的理論を鉱物の反応仮定に適用できるように発展させ、そのもとに、鉱物間の反応組織の観察を行い、反応組織のもつ情報の解読、特に、解読法の確立を目的とするものである。
本年度に行った研究は、大別する以下の3つである。
(1)反応組織観察:鉱物の反応組織を走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡下で、特に鉱物相の空間分布や化学組成の空間変動に着目して観察を行った。その結果、次のような知見が得られた:(1)アルカリ輝石中の反応組織を解析することによって、透輝石-コスモクロア輝石間の中間組成においては、構成元素が低温で新たな秩序化を起こして不整合相が生成することを発見した。(2)ヒスイ輝石岩を横切る細脈中に糸魚川石とパンペリー石とがintergrowthした反応組織を見いだし解析した。糸魚川石の報告は世界で2例目であった。(3)世界各地の柱石の詳細な分析・観察を行ない、元素の置換様式や秩序様式の関係を明らかにした。
(2)理論の構築:結晶成長時の形の変化や化学組成の変化に関してすでに提唱している新しい理論を基礎として、統計力学的立場から以下の研究を進めた。
(あ)鉱物の反応の進行に伴って生じる化学組成の変動に関する基本的な理論の構築を図った。
(い)上記の理論を、変成岩中での鉱物形成によって生じる累帯構造の解析に適用した。
(3)コンピューターシミュレーション:温度・圧力変化に伴って鉱物の相変態が生じ、反応過程に大きな影響を与える。そのため、斜方輝石の高温時の挙動に関して分子動力学法による計算を行い、高温型斜方輝石への相変態を示唆した。また、コーディエライトの分子動力学法による研究を行い、特異な熱膨張に関する陽イオンのサイズ効果を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Kitammura, M., Matsumoto, N: "Chemical composition of a binary dilute solid solution during growth from its melt : effect of kink kinetics"Journal of Crystal Growth. 260. 243-254 (2004)
• [文献書誌] Seto, Y., Shimobayashi, N., Miyake, A., Kitamura, M.: "Composition and I4/m-P4_2/n phase transition in scapolite solid solution"America Mineralogist. 89. 257-265 (2004)
• [文献書誌] Sakamoto, S., Shimobayashi, N., Kitamura, M.: "Incommensurate phase in the kosmochlor-diopside join : a new polymorph of clinopyroxene"America Mineralogist. 88. 1605-1607 (2003)
• [文献書誌] Matsumoto, M., et al.: "Petrological constraints on the formation conditions and retrograde P-T path of the Kotsu eclogite unit, central Shikoku"Journal of Metamorphic Geology. 21. 363-376 (2003)
• [文献書誌] Miyake, A., Seto, Y., Kitamura, M.: "A cooling rate constraint on microtextural development of plagioclase and scapolite : and example from the Lutzow-Holm Comples, East Antarctic"Polar Geoscience. 16. 100-107 (2003)