Finding the Seventh Calcium Carbonate in Alkaline Lakes

在碱性湖泊中寻找第七种碳酸钙

• 批准号: 21K18649
• 负责人: 福士 圭介
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18649/
• 关键词: 炭酸カルシウム1/2水和物; アルカリ塩湖; 溶解度; 準安定相

これまでカルシウム炭酸塩として6つの鉱物種が認識されてきたが、これらに加え7つ目のカルシウム炭酸塩の結晶相(Calcium Carbonate Hemi-Hydrate: CCH)が室内合成実験から見出された。CCHは実験室では簡単に合成することができるが、自然界における生成は報告されていない。本研究はCCHを自然界で発見し、その地球惑星科学的意義を解明することを目的とする。世界に分布するアルカリ塩湖の水質をレビューから、調査したアルカリ塩湖の半数以上は、湖水水質がモノハイドロカルサイトよりほぼ正確に0.5ログ単位分過飽和にあることが認められた。本年度はCaCl2-MgCl2-Na2CO3溶液を複数の濃度条件下で撹拌し、過飽和法により生成物と溶液組成の時間変化を観察することで溶解度を精密に推定した。その結果、２系統の測定でCCHの溶解度測定に成功し、CCHの溶解度は２５℃の温度条件においてモノハイドロカルサイトよりも0.5ログ単位程度高いことが明らかとなった。また本年度はモンゴルのアルカリ塩湖（オルゴイ湖・オログ湖）において現地調査と試料採取を実施した。CCHは極めて短命な準安定相であり、水溶液中では時間とともに速やかに相転移する。変質は低温条件で遅延されるため、湖水温度が低い１２月に調査を行った。固相の変質を少しでも遅らせるため、固相分析用に採取した湖水は0度以下で保存し、当日中に超遠心分離機により固液分離を行った。回収した懸濁物は湿度の低い部屋で自然乾燥し、シリカゲルと共に保存した。帰国後、固体試料の粉末X線回折測定を行ったところ、XRDプロファイルからはCCHの最強ピークに相当する位置にピークが認められた。この結果はCCHがアルカリ塩湖に自生することを示唆するものであるが、その存在を確定するためにはさらに複数の分析による裏付けが必要であると考えられる。

こ れ ま で カ ル シ ウ ム carbon acid salt と し て 6 つ の 鉱 species が know さ れ て き た が, こ れ ら に plus え 7 つ mesh の カ ル シ ウ ム carbon acid salt の crystalline phase (Calcium Carbonate Hemi - Hydrate: the CCH) が indoor synthetic be 験 か ら shows さ れ た. The CCH <s:1> laboratory で 単に simple 単に synthesizes する <s:1> とがで るが るが るが るが るが, and nature における generates <s:1> reports されて な な な な. This study aims to explore the significance of the science of earth 's planet を, explain する とを, とを, and とする. World に distribution す る ア ル カ リ salt lake water quality の を レ ビ ュ ー か ら, investigate し た ア ル カ リ salt lake の half は, the lake water quality が モ ノ ハ イ ド ロ カ ル サ イ ト よ り ほ ぼ に 0.5 correct ロ グ 単 only one supersaturated に あ る こ と が recognize め ら れ た. This year は CaCl2 MgCl2 - を plural の Na2CO3 solution concentration under the condition of で 撹 mix し, supersaturated に よ り products of と solutions の time variations change を 観 examine す る こ と で solubility を precision に presumption し た. そ の の determination results, 2 system で CCH の solubility determination に し success, CCH の solubility は 25 ℃ temperature conditions に の お い て モ ノ ハ イ ド ロ カ ル サ イ ト よ り も 0.5 ロ グ 単 a high degree of い こ と が Ming ら か と な っ た. ま た this year は モ ン ゴ ル の ア ル カ リ salt lake (オ ル ゴ イ lake · オ ロ グ lake) に お い て in situ investigation と sample taken を be applied し た. CCH は extremely め て short-lived な quasi stable phase で あ り, in aqueous solution, で は time と と も に speed や か planning に phase shift す る. The <s:1> low-temperature conditions of the change are で遅 delayed されるため, and the lake water temperature is が low. The に investigation in December will be conducted on を and った. Solid-phase の - less mass を し で も 遅 ら せ る た め, solid phase analysis with に take し た lake は 0 degrees で stored し, day に buzzer-beaters heart separator に よ り solid-liquid separation line を っ た. The re-release of <s:1> た suspended matter <s:1> with low humidity <s:1> is naturally dried in the <s:1> room で. The <s:1> and シリカゲ と と are jointly に preserved for た た. 帰 countries, solid sample after の powder X-ray back to the fold line measurement を っ た と こ ろ, XRD プ ロ フ ァ イ ル か ら は CCH の strongest ピ ー ク に quite す る position に ピ ー ク が recognize め ら れ た. こ の results は CCH が ア ル カ リ salt lake に authigenic す る こ と を in stopping す る も の で あ る が, そ の there を す る た め に は さ ら に plural の analysis に よ る in pay け が necessary で あ る と exam え ら れ る.

项目成果

炭酸カルシウム1/2水和物の溶解度測定：アルカリ塩湖水質予測への示唆

半水碳酸钙的溶解度测量：对预测碱性盐湖水质的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Fukushi;K. and Suyama;M.;牧村俊助;酢山真衣・福士圭介・北島卓磨
• 通讯作者: 酢山真衣・福士圭介・北島卓磨

Formation condition of CaCO31/2H2O: Implication for water chemistry of alkaline lakes.

CaCO31/2H2O 的形成条件：对碱性湖泊水化学的启示。

• 发表时间: 2022
• 作者: Fukushi;K. and Suyama;M.
• 通讯作者: M.

Arsenic and uranium contamination of Orog Lake in the Valley of Gobi Lakes, Mongolia: Field evidence of conservative accumulation of U in an alkaline, closed-basin lake during evaporation

• DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.129017
• 发表时间: 2022-05-04
• 期刊: JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
• 影响因子: 13.6
• 作者: Gankhurel, Baasansuren;Fukushi, Keisuke;Hasebe, Noriko
• 通讯作者: Hasebe, Noriko

Field investigations on salt partitioning in frozen closed-basin lakes in Mongolia as terrestrial analogues of subsurface brine reservoirs on Solar System icy bodies

作为太阳系冰体上地下盐水库的陆地类似物，对蒙古冻结封闭盆地湖泊中的盐分分配进行实地调查

• 发表时间: 2021
• 作者: 依田優大・関根康人・福士圭介・北島卓磨・Gankhurel;B.・Davaasuren;D.・Gerelmaa;T.・Ganbat;S.・庄司大悟・高橋嘉夫
• 通讯作者: S.・庄司大悟・高橋嘉夫

Field Investigations of Chemical Partitioning and Aqueous Chemistry of Freezing Closed‐Basin Lakes in Mongolia as Analogs of Subsurface Brines on Icy Bodies

蒙古冻结闭盆湖泊的化学分配和水化学的实地调查，作为冰体上地下盐水的模拟

• DOI: 10.1029/2021je006972
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Planets
• 作者: Yoda Masahiro;Sekine Yasuhito;Fukushi Keisuke;Kitajima Takuma;Gankhurel Baasansuren;Davaasuren Davaadorj;Gerelmaa Tuvshin;Ganbat Shuukhaaz;Shoji Daigo;Zolotov Mikhail Y.;Takahashi Yoshio
• 通讯作者: Takahashi Yoshio