イディングサイト

イディングサイト
火成岩
オリビンの風化作用によるイッディングサイト
構成
オリビン、粘土、フェリハイドライト

イディンサイトは、カンラン石の変質作用によって生成された微結晶岩石です。通常は鉱物として研究され、残留カンラン石、粘土鉱物、酸化鉄、フェリハイドライトの混合物で構成されています。イディンサイトは結晶構造が明確でないことから、国際鉱物学会（IMA）によって正式な鉱物リストから除外されました。そのため、現在は岩石として正しく呼ばれています。

イッディングサイトは、玄武岩が液体の水の存在下で風化して形成され、斑晶（フェノクリスト）と表現されます。つまり、斑岩の細粒の基岩中に肉眼で見える結晶が存在します。これは仮晶であり、元のカンラン石から絶えず組成が変化し、構造的および化学的変化の多くの段階を経て、完全に変化したイッディングサイトを形成します。

イッディングサイトは常に変化しているため、明確な構造や化学組成を持っていません。イッディングサイトの化学式は、MgO * Fe 2 O 3 * 3SiO 2 * 4 H 2 O [ 1 ]と近似されています。ここで、MgOはCaOに置き換えられます。イッディングサイトの地質学的産出は、地表近くのマグマの注入によって形成された噴出岩または火山岩に限られています。深部の岩石には存在せず、隕石上に発見されています。火星隕石上に発見されているため、その年代が計算され、火星の表面またはその近くに液体の水があった絶対年代が得られています。

アメリカの岩石学者ジョセフ・P・イディングスにちなんで名付けられた。[ 1 ]

導入

イッディンサイトは仮晶であり、変質過程において、オリビン結晶は外部形態は維持されているものの、内部構造または化学組成が変化します。これはオリビンの変質過程のすべての段階に当てはまるわけではありません。原子配列が歪み、不定形な構造が形成されるためです。イッディンサイトは、元のオリビンから構造的および化学的変化の多くの段階を経て、絶えず組成が変化しています。[ 2 ]

イッディンサイトは、火星隕石中に存在することから、近年研究対象となっています。イッディンサイトの形成には液体の水が必要であるため、科学者は火星に液体の水が存在した時期を推定することができます。[ 3 ]隕石サンプルのカリウム-アルゴン年代測定により、火星の表面に13億年前から6億5000万年前まで水が存在していたことが示されました。[ 3 ]

構成

イッディングサイトは明確な化学組成を持たない岩石であるため、正確な組成を計算することはできません。イッディングサイトの仮想的な最終生成物の組成は、SiO 2 = 16%、Al 2 O 3 = 8%、Fe 2 O 3 = 62%、H 2 O = 14%と概算されています。オリビンの変質過程を通じて、SiO 2、FeO、MgOが減少し、Al 2 O 3とH 2 Oが増加します。この変質に伴う化学反応は、Fe 2 O 3の付加とMgOの除去から構成されます（Gay and Le Maitre 1961）。イッディングサイトの化学式は、MgO * Fe 2 O 3 * 4 H 2 Oと概算され、ここでMgOは1:4の比率でCaOに置換されます。[ 4 ]変質作用が進むにつれて、 Na 2 OやK 2 Oの微量成分もイッディングサイトに入り込む。 [ 2 ]

地質学的発生

イッディングサイトは地質学的には噴出岩または半深成岩に限られており、深部岩石には存在しません。イッディングサイトは、溶岩の最終冷却過程でガス、水、およびカンラン石の反応によって生成されるマグマ後成鉱物です。[ 4 ]イッディングサイトの形成は、カンラン石の元の組成には依存しません。しかし、酸化条件、水和、およびイッディングサイトが生成されるマグマが水蒸気を豊富に含んでいる必要があります。[ 5 ]カンラン石からイッディングサイトへの変質は、低圧かつ中温の高度酸化環境で起こります。変質プロセスに必要な温度は、カンラン石が固化する温度以上で、かつ構造再編成を引き起こす温度以下でなければなりません。[ 2 ]

構造

イッディングサイトの構造は、オリビンから生じる可能性のある変質の複雑さのため、特徴づけるのが困難です。イッディングサイトは光学的に均質である傾向があり、これは何らかの構造制御が存在することを示しています。構造再配置は、ほぼ最密充填された酸素シートの六方配列によって制御されています。これらの酸素層はオリビンセルのX軸に垂直です。最密充填方向の1つは、オリビンセルのZ軸に平行です。オリビン内のこれらのイオン配列は、変質生成物の構造的配向を制御します。X線回折パターンから、変質の異なる段階で発生する可能性のある5つの構造タイプがイッディングサイトに存在することが判明しました。それらは、オリビン類似構造、ゲーサイト類似構造、ヘマタイト構造、スピネル構造、ケイ酸塩構造です。[ 2 ]

オリビンは、空間群 Pbnm の斜方晶系構造を持っています。[ 6 ]オリビンのような構造は、変質によってもたらされた化学変化によってオリビンが分解する段階を表しています。[ 2 ]これらの構造のセル寸法は、a = 4.8、b = 10.3、c = 6.0 Å で、空間群 Pbnm、d 間隔 2.779 Å です。オリビンの軸は、a が X 軸に平行、b が Y 軸に平行、c が Z 軸に平行になるように向いています。[ 6 ]イッディングサイトから取得された X 線回折パターンは、真のオリビンパターンから非常に拡散したスポットのパターンまでさまざまです。これは、原子置換によって歪んだ原子配列が生じたために生じた歪んだ構造を示しています。[ 2 ]

ゲータイトのような構造が一般的であるのは、ゲータイトがオリビンと同じ空間群に属しているためである。[ 6 ]これにより、オリビン内でゲータイトが成長し、両方の構造に共通する最密面が形成される。[ 2 ]ゲータイトのような構造のセル寸法は、a = 4.6、b = 10.0、c = 3.0  Åである。[ 6 ]ゲータイトによって引き起こされる回折スポットは、物質が適切に配向されていても拡散する。これらの構造は、元のオリビンと平行に並んでおり、a 軸 (ゲータイト) は a 軸 (オリビン) と平行、b 軸 (ゲータイト) は b 軸 (オリビン) と平行、c 軸 (ゲータイト) は c 軸 (オリビン) と平行である。[ 6 ]オリビンとゲータイトの優先配向は、z 軸と平行である場合である。[ 2 ]

ヘマタイトのような構造はゲータイトと似た形で発生します。ヘマタイトは三角形の結晶系を持ち、ほぼ六方最密充填の酸素骨格を持つ双晶を形成し、オリビンと同様の構造配向を示します。[ 2 ]双晶が形成されると、ヘマタイトのようなイッディングサイトの配向は次のようになります。オリビンのa軸はヘマタイトのc軸と平行になり、オリビンのb軸はヘマタイトの+/− [010]面と平行になり、オリビンのc軸はヘマタイトの+/− [210]面と平行になります。[ 6 ]このヘマタイト構造は非常によく配向しており、陰イオン骨格の高い安定性と、陽イオンが構造全体に移動できるため発生します。[ 2 ]

スピネル構造は、立方晶系で立方最密充填された複数の酸化物構造から構成されています。スピネル構造は捩れ配向を持ち、最密充填シートによって制御されています。[ 2 ]この捩れ配向は、次のように説明できます。オリビンのa軸は(111)スピネル面に平行です。オリビンのb軸は+/- (112)に平行で、オリビンのc軸は+/- (110)スピネル面に平行です。これらの変化はイッディングサイトでは稀ですが、存在する場合は鋭い回折斑点を示すため、容易に識別できます。

ケイ酸塩の構造は、ここで論じたすべての構造の中で最も多様性に富んでいます。一般的なケイ酸塩の構造は、長さがオリビンのX軸に平行で、六角形のセルの側面がオリビンのZ軸に平行な円筒形の六角形配列で構成されています。この構造によって引き起こされる回折効果は、非常に無秩序な層の積層構造を持つシート状ケイ酸塩構造の形成に起因すると考えられます。[ 2 ]

物理的特性

イッディングサイトは擬似体であり、通常、結晶の縁取りは黄褐色または緑がかった隠微結晶質の薄い層で覆われている。[ 6 ]イッディングサイトの色は、赤褐色から橙褐色、濃いルビーレッド、橙赤色まで変化する。平面偏光におけるイッディングサイトの色は、変質後期の段階までは一定であるが、多色性による増強効果により暗色に変化する。変質過程が進むにつれて、ほとんどの種類のイッディングサイトでベータ屈折率（通常1.9）の上昇が見られる。また、変質過程が進むにつれて、イッディングサイトは複屈折と分散も増加する。

変質作用を終えたサンプルの中には、様々なへき開が見られるものもあり、そのためあまり良い診断ツールとは言えません。ほとんどのサンプルにはへき開は全く見られません。[ 2 ]オーストラリア、ニューサウスウェールズ州リズモア近郊の鉱脈から採取した薄片は、よく発達した1つのへき開と、互いに直角に交わる2つの副次的なへき開を持つ板状の性質を示します。アルファは1.7～1.68、ガンマは1.71～1.72、複屈折は0.04です。[ 6 ]イッディングサイトの平均的な密度はおよそ2.65 g/cm 3、硬度は3（方解石）です。[ 7 ]これらの値の変動は、変質過程のさまざまな段階で結晶構造の違いが生じる可能性があるため予想されます。

参考文献

  1. ^ a b「Iddingsite」 . mindat.org . 2019年3月25日閲覧。
  2. ^ a b c d e f g h i j k l mゲイ・ピーター、ル・メートル、RW「イッディングサイトに関するいくつかの観察」アメリカ鉱物学者。46; 1–2、pp. 92–111。1961年。
  3. ^ a b Swindle TD他「ラファイエット隕石のイッディングサイト中の希ガス：過去数億年における火星の液体の水の証拠」『隕石学と惑星科学』 35巻、107～115頁、2000年。
  4. ^ a bロス、シャノン「鉱物イッディンサイトの起源、産状、組成および物理的特性」Proc. US Nat., Mus. , 67 1925.
  5. ^エドワーズ、アンドリュー. 「イッディングサイトの形成」. American Mineralogist , pp. 277–281, 1938.
  6. ^ a b c d e f g hブラウン・ジョージ. 「オーストラリア、ニューサウスウェールズ産イッディングサイトの構造研究」. American Mineralogist . 44; 3–4, pp. 251–260, 1959.
  7. ^ David Bartholmy (2009年12月31日)、「Iddingsite mineral data」、鉱物学データベース、 2012年7月19日閲覧。

追加情報源

  • ボルグ・ラース、ドレイク・マイケルズ。「火星におけるマグマ活動と地表または地表付近の液体の水の時期に関する隕石証拠のレビュー」『Journal of Geophysical Research』第110巻、E12S03、1～10頁、2005年。
  • エッゲトン、リチャード. 「オリビン上のイッディングサイト縁の形成：透過型電子顕微鏡による研究」粘土と粘土鉱物、第32巻第1号、1-11頁、1984年。
  • スミス、キャサリン他「玄武岩の風化：イッディングサイトの形成」粘土と粘土鉱物、第35巻第6号、pp.418-428、1987年。
  • 孫明山. 「ニューメキシコ州のいくつかの玄武岩中のイッディングサイトの性質」. American Mineralogist . 42; pp. 7–8, 1957.
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