結晶の核形成と結晶成長および溶解機構

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地球内部でのマグマの形成、その固化による岩石の形成、変成・変質作用での鉱物の生成などはすべて複雑系での結晶の核形成・成長・溶解現象であり、その機構の理解は地球内部における物質移動と変化の理解と直接かかわる課題である。本研究では、「その場観察法」という直接的な観察・測定法を用いることによって、主として高温の珪酸塩溶液中で種々の珪酸塩鉱物の結晶が核形成、成長あるいは溶解する過程を直接観察し、かつ十分よく制御された條件下でカイネティック・パラメータを測定し、それをベースとしてマグマ中での結晶の核形成・成長・溶解機構を理解することを目的として研究が進められた。加えて、成長中の結晶のまわりでの環境相中の物の動きをしらべるために、低温水溶液中での結晶成長のその場観察も行なわれた。また協同研究者によって、玄武岩マグマ中での核形成に対する対流の影響、元素分配とカイネティックスとの関係なども研究され、これらの成果は研究集会で発表・討論された。昭和60年度中の研究でえられた主要な成果は次の如んである。1) 易揮発性成分をふくむ珪酸塩系での高温その場観察が可能な耐圧その場観察炉の試作を完了した。2) 2,3の珪酸塩系での準安定核形成のその場観察を行ない、準安定相の溶解度曲線を沢定し、また、液体構造をもとに固・液甼面の自由エネルギーを見積ることに成功し、両者の競合関係をもとに、準安定核形成が起る理由について説明を与えることに成功した。3) 成長あるいは溶解中の結晶のまわりでの環境相中のものの動きを視覚化することに成功し、それと成長速度対過飽和度関係にみられる変動との間に関係をつけることができた。これは、従束説明を与えられなかった上記関係の曲線上にみられる屈曲点に対してはじめて納得のゆく説明を与えうる内容のものである。