[S-MP27] 鉱物の物理化学

[SMP27-05] ナトリウムホウ酸塩水和物の安定性

*興野 純¹、西保 亘¹ (1.筑波大学生命環境系地球進化科学専攻)

キーワード：Borax Na2B4O5(OH)4・8H2O、基本構造単位、熱分析、X線回折、量子化学計算

大陸の成長とホウ素循環によって，大陸地殻のホウ素濃度は上昇している．ホウ酸の基本構造単位（Fundamental Building Block; FBB）は変化に富むため，大陸衝突イベントに伴って新たなホウ素鉱物が形成され，それによってホウ素鉱物の種類は増加している．しかし，ホウ酸塩のFBBがそのような高温高圧環境に晒されることによって，実際に構造が変化するか実験によって明らかにされてはいない．そこで，本研究では最も代表的なホウ酸塩鉱物の一つであるborax [Na₂B₄O₅(OH)₄・8H₂O]に対して，様々な熱水実験や高温実験を実施し，熱分析，粉末X線回折，単結晶X線回折，量子化学計算を用いて， FBBの変化と相変化の関係性について調べた．実験の結果，熱水環境においてboraxは極めて安定であることが分かった．また，温度上昇によって，boraxの結晶構造はb軸方向に膨張したが，FBBにはほとんど変化が起こらなかった．しかし，boraxのFBBは600℃の高温で変化し，650℃でさらに別のFBBに変化した．また，これらのFBBはエネルギー的に不安定な配置であることが分かった．したがって，高温環境ではホウ酸塩のFBBが変化しやすい配置になるため，ホウ素鉱物は高温環境で形成されやすいことが推測された．