[S-MP42] 鉱物の物理化学

[SMP42-P01] 紫外線と水による福島県川俣町水晶山産鉄カンラン石の変質

*小森 信男¹ (1.大田区立蒲田中学校)

キーワード：紫外線, 水, 鉄カンラン石, 水酸化鉄, マグヘマイト, 変質

筆者は、２年前のこの大会で、八丈島産鉄かんらん石の紫外線と水による鉄カンラン石の変質について報告した。その後同様の実験を、福島県川俣町水晶山産鉄カンラン石で行ってみた。
福島県川俣町産鉄カンラン石は、全体として暗緑色を呈している。鉄カンラン石試料は、福島県川俣町水晶山産のものであり、地質関連の業者２社（A社B社とする） からそれぞれ５０ｇ程購入したものをハンマーで砕き、２ｇ前後の塊状の試料にしたものである。試料はその後、表面についている微粉末を取り除くために、水道水に浸し３分間の超音波洗浄を４回行った後、精製水に浸し３分間の超音波洗浄を１回行った。A社のものは、野外における風化の程度がそれほど進んでおらず新鮮な面が多い。この試料を試料Aとした。B社のものは風化がある程度進み、表面が赤褐色に変色した部分が多い。この試料を試料Bとして、どちらも次の実験を行った。
精製水を満たした石英試験管に２ｇ程の塊状の鉄カンラン石を入れた。そして２５４ nm をピークとする紫外線を照射した。対照実験として、同じ条件で紫外線を照射しない実験も行った。紫外線は３ヶ月照射した。なお、照射開始時の照度は４０Ｗ／ｍ^２程である。
その結果、試料Bの紫外線を照射したものには、褐色の０．１ｍｍ以下の微粒子が多数生じた。この微粒子は、XRDによる分析から、マグヘマイト、水酸化鉄、二酸化マンガンの３種が含まれている可能性があることがわかった。試料Bの紫外線を照射しないものは、ほとんど変化はなかった。試料Aでは、紫外線を照射した方もしない方も、ほとんど変化はなかった。
野外における風化の進んだ試料Bの場合は、水中に溶け出る鉄イオンの量が多く、紫外線と水のはたらきで、鉄イオンの酸化が促進され、酸化鉄の粉末が多く生じたと推定している。一方、試料Aの場合は、水中に溶け出る鉄イオンの量が少なく、紫外線を照射しても酸化鉄はほとんど生じないと推定した。