低温下での水溶液-鉱物間化学平衡・同位体分別平衡定数の新しい推定法

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本研究の主目的は,比較的低温(150℃〜室温)下での水溶液-鉱物間の反応メカニズムを明らかにする点にある。従来の研究では,熱水条件(200℃以上),及び室温での溶解度実験,水-岩石反応実験は多くなされてきた。しかしながら,これらの条件に比べて,150℃〜室温条件下での実験がなされてはこなかった。この条件下での研究方法の確立のための研究を行った。反応を速めるために,(1)前駆物質からの鉱物の生成,(2)水溶液混合実験,合成実験を従来ある装置をもとに行った。この他に,(3)新しい装置の開発,(4)天然の硫酸塩鉱物の化学分析を行った。(1)では,低温では従来合成できなかった黄鉄鉱が,NaFeS_2という前駆物質よりたやすく合成出来ることが判明した。(2)の合成実験は,硫酸塩(石膏,重晶石),炭酸塩の熱水,低温合成,微量元素(ストロンチウムなど)の分配実験を行い,分配係数,鉱物の組織を支配する要因を明らかにした。(1),(2)の研究をもとに,熱水性鉱床をもたらした熱水の性質,鉱床の成因を明らかにした。(3)については,2つのオートクレーブを用いて,高温で熱水を混合させ,鉱物を急速に合成出来る装置を完成させ,鉱物の合成実験を行っている。(4)では,低温性硫酸塩(蒸発岩,堆積岩中の石膏),高温性硫酸塩(黒鉱鉱床,海嶺熱水性鉱床)の化学分析を行い,産状により微量元素濃度が異なることが判明した。そして,この分析データをもとに黒鉱鉱床の成因に対する海底下での熱水-鉱物反応メカニズムを初めて明らかにした。この他に,以上の知見をもとに,天然の低温下で生成している硫酸塩(アルノーゲン,石膏)の産状,成因を明らかにした。