| 研究課題/領域番号 |
18K03758
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
森下 祐一 静岡大学, 理学部, 教授 (90358185)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 金 / 白金族元素 / 存在形態 / SIMS / 微小領域分析 / 沈殿機構 |
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| 研究実績の概要 |
金 (Au) は多岐に渡る産業で利用されており、白金族元素（PGE）は自動車の排ガス浄化装置に不可欠な元素である。このように重要な貴金属であるが、地殻におけるAuの存在度は 1ppb オーダーであり、PGEに至っては 6元素すべてが 1ppb以下の存在度しかないレアメタルである。これら元素はミクロなスケールで偏在している事が多く、存在形態と成因との関係が注目されていることから、その存在形態を明らかにすることは重要である。
Au・PGE元素を主成分として鉱物を構成する場合を除くと、Au・PGEは多くの場合、硫化鉱物中に光学的には見えない形で存在する。「見えないAu」は硫化鉱物の結晶格子中に存在するAuイオンまたは100nm以下のAuを指す。前者は硫化鉱物へのAuの溶解度と考えることができ、後者は流体中にイオンとして存在したAuが酸化／還元反応により0価のAuとして沈殿したと考えられる。両者とも先行研究があるが、Auの沈殿メカニズムと密接に関連しており、この解明のためにはナノレベルでの元素存在形態を明らかにすることが重要である。
ハンドスペシメンにおいてAuはヒ素(As)と定量相関関係があることが古くから知られているが、二次イオン質量分析装置（SIMS）を用いた微小領域定量分析により3ミクロン領域でのAuとAsの定量値の正の相関が明らかになった（Morishita et al., 2008）。この相関関係がAuの沈殿機構と関係あることが低硫化型の菱刈鉱床において示された（Morishita et al., 2018）ため、他のタイプの鉱床で研究を進めた。Auの沈殿機構について、高硫化型金鉱床や堆積岩を母岩として熱水活動を受けて生成した金鉱床について研究を進め、より普遍的な結論を得る検討を行なっている。
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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
計画初年度は、菱刈鉱床とは異なる地質環境において異なる成因を持つ鉱床を対象として、その鉱床で産する硫化鉱物中のAuの存在形態をSIMSで分析し、菱刈鉱床で得られたデータと比較した。研究対象とした金鉱床は、鹿児島県南薩地域に胚胎する高硫化型浅熱水性金鉱床、南アフリカ共和国Kraaipanグリーンストーン帯の34億年前の縞状鉄鉱層 (BIF) が熱水活動により鉱化して生成したKalahari金鉱床、同じく南アのWitwatersrand盆地に分布する金鉱床の黄鉄鉱について、SIMS微小領域Au-As分析を行った。
本研究では菱刈鉱床とは異なる3種類の鉱床について、SIMS微小領域Au-As分析値の全てを共通のAu-As濃度図の上で比較した。それぞれの鉱床タイプにより値の取りうる範囲が異なっており、産状と成因から解釈を行なった。研究は順調に進捗し、Bostonで開催された28th Goldschmidt Conference 2018で研究成果を発表した。
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| 今後の研究の推進方策 |
金鉱床の成因に関して、金鉱床の基盤が付加体の堆積岩であるか、変成岩・花崗岩であるかで熱水の炭素・酸素同位体トレンドが異なるが、付加体では堆積岩中の軽い炭素同位体を持つ有機炭素により、鉱床の炭素同位体比も低くなることをこれまでの研究で明らかにした。そこで、SIMSに加えて鉱脈中の炭酸塩鉱物（シデライト、アンケライト、カルサイト）の炭素・酸素同位体比も用いて熱水の起源や進化を明らかにしたい。
白金族元素(PGE)に関しては、南アフリカ共和国のブッシュフェルト複合岩体の白金族鉱床内に硫化鉱物やクロム鉄鉱として存在している、これら「見えないPGE」の存在形態をSIMSやEPMAを用いて明らかにしたい。また、鉄マンガンクラスト中に存在するプラチナについても、時間軸を考慮した存在形態の解明を行いたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現在までの進捗状況はおおむね順調に進展している。効率的な使用を行なった結果次年度使用額が生じたが、次年度以降も本研究計画を十分に実施できるように次年度使用額を含めて適切に使用していく予定である。
次年度は、全岩化学分析依頼分析のほか、試料作成のための切断・研磨消耗品と実験補助人件費、質量分析用消耗品と実験補助人件費、EPMA標準試料と実験補助人件費、およびXRD、SEM、EPMA分析装置使用料として使用する。また、旅費はNanoSIMS分析出張のほか、資源地質学会、質量分析学会同位体比部会、米国地球物理学連合において研究成果発表を行うことに使用し、論文校閲と投稿料として使用する予定である。
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