緑簾石族鉱物の6配無位席における遷移元素の挙動と結晶構造変化

永嶌真理子; 赤坂 正秀

摘要

緑簾石族鉱物は重要な造岩鉱物であり，かつFeやMnなどの遷移元素を多く含むことから産状，化学組成，結晶構造，結晶化学に関する多くの研究が行われてきた。 Cz-Ps-Pm系緑簾石族鉱物におけるFe~(3＋)，Mn~(3＋)含有量の変化とその構造への影響を検討するために6配位席にAlとFe~(3+)のみを含む緑簾石やAlとMn~(3+)のみを含む紅簾石の合成や構造解析が行われてきたが，その研究例は極めて少ない。しかし，現在はリートベルト法による粉末試料の結晶構造解析が可能となり，これまでの単結晶を合成する困難さから受けていた制約が取り払われ，粉末法による構造解析により緑簾石族鉱物固溶体の系統的な構造変化の検討できるようになった（たとえばNagashima and Akasaka，2004）。しかし，6配位席におけるFe~（3＋），Mn~（3＋）の挙動に関してはなお未解決の問題があり，これからもさらなる研究が必要である。天然の緑簾石ではCr~（3+），V~（3+）によるAlの置換も起こるが，Cr，Vに富む緑簾石の産出例は少なく，Cr~（3+）あるいはV~（3＋）を含む緑簾石の結晶構造解析や合成に関する報告もない。緑簾石族鉱物中の遷移元素の含有量を決定し，Al?Mn~(3+)，Fe~(3+)，Cr~(3+)，V~(3+)置換の程度と構造変化の関係を明らかにするために各固溶体系の系統的研究が不可欠である。緑簾石族鉱物中の遷移元素の最大含有量，6配位席における遷移元素の挙動と結晶構造や物理化学的性質の変化を理解することにより，遷移元素を含む有用資源物質としての利用の検討が可能となる。また温度圧力条件などを変化させて，様々な条件下における各元素の最大含有量を決定することにより，これらの鉱物あるいはこれらの鉱物を含む岩石が生成した地球科学的，地質学的環境を推定できる可能性があり，地球における物質循環プロセスの解明につながる。鉱物中の遷移元素の挙動と構造変化の関係を解明し結晶化学的法則性を確立する上で，様々な遷移元素が含まれ，かつ9配位席，10配位席，3種類の6配位席という様々な陽イオン席を持つ緑簾石族鉱物は適している。さらに単純な陽イオン置換及び複合的陽イオン置換と構造変化の関係を解明する上でも緑簾石族鉱物は最適である。 9配位席および10配位席にはSrやREEを含むことがあり，これらの元素のリザーバーとしても緑簾石族鉱物は重要である。以上概観したように，緑簾石族鉱物の結晶化学は重要な研究テーマのひとつである。

緑簾石族鉱物の6配無位席における遷移元素の挙動と結晶構造変化

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