| 研究課題/領域番号 |
17K19081
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
大竹 翼 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80544105)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 蛇紋岩化 / 水素 / オフィオライト / 超苦鉄質岩 / 磁鉄鉱 / ニッケル |
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| 研究実績の概要 |
H29年度は、日本、インドネシア、オマーンなど超苦鉄質岩の産出する地域を代表する岩石試料を10試料選び、まずはこれらの岩石学的および地球化学的な特徴を顕微鏡観察、XRD分析、XRF分析、強熱減量などによって明らかにした。特にこれらの岩石は地表に露出するまでに高温高圧の条件下である程度蛇紋岩化しており、蛇紋岩化の程度を定量的に明らかにする必要があり、強熱減量を行った。その結果、ほとんど蛇紋岩化していない試料からほぼ100%蛇紋岩化している試料までがあることが明らかにになり、水素生成に与える原岩の蛇紋岩化の程度の影響を調べることができた。強熱減量の結果は、他のXRD分析などとの結果とも整合的であった。また、試料はほとんどカンラン石からなるダナイトと斜方輝石さらに偏光顕微鏡観察の結果から、先行研究で水素生成量に影響を与えるニッケルが硫化物、珪酸塩鉱物、合金など様々な形で存在していることが明らかになった。
水素生成実験はこれらの岩石粉末試料を用いて、摂氏90度、２週間で行い、ガスクロマトグラフィーで生成した水素生成量を測定した。その結果、一部の試料を除いて蛇紋岩化の程度が低いものほど水素生成量が高かかった。またダナイトとハルツバージャイトでは、ハルツバージャイトの方が高い水素生成量が得られた。蛇紋岩化している試料で突出した量の水素が生成した試料がみられたが、再現性があまり高くないことから微量に含まれるニッケル合金の影響を受けていると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
実験前に様々な岩石試料の岩石学的および地球化学的特徴を明らかにすることで、蛇紋岩化の際に生成する水素生成量に影響する岩石の特徴について考察することができた。特に原岩の蛇紋岩化の程度が水素生成量に与えており、蛇紋岩化の過程で生成する二次鉱物が水素生成に重要であることを示唆している。水素生成量を増加させる二次鉱物としてニッケル合金が考えられるが、多くの試料では蛇紋岩化の程度が低いものほど水素生成量が低下したことから、二次鉱物が水素生成の阻害要因となっていることも考えられる。特に珪酸塩鉱物は二価鉄を構造中に取り込むことができることから鉄の酸化を抑制している可能性がある。また、ハルツバージャイトの方が水素生成量は大きかったことから、蛇紋岩化による水素生成において輝石が与える影響も大きいことが分かった。今後は、これらの要因がどのようなメカニズムで水素生成に影響を与えているかを明らかにし、水素生成が起きやすい条件で実験を行うことで、水素生成量の増大を目指す。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の実験で重要だと思われる様々な鉱物を添加し、水素生成量に与える影響を調べる。また、生成物をメスバウワーやXPSなどの分光学的な手法を用いることで、鉄の化学状態や酸化メカニズムを明らかにする。また、今年度は反応温度と実験時間をそれぞれ摂氏90度、２週間と固定したため、水素生成の経時変化は明らかになっていない。合金が触媒反応をしている場合には、反応速度を明らかにすることが重要であり、水素生成に有利であると考えられる岩石試料を絞って、温度変化や経時変化の影響を調べる必要がある。
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