[B-BG02] 岩石生命相互作用とその応用

[BBG02-08] 炭素質コンドライトに含まれる粘土鉱物組成の再検討

*奥村 玲音¹、福士 圭介²、大野 智洋³、癸生川 陽子⁴、高橋 嘉夫⁵ (1.金沢大学理工学域地球社会基盤学類、2.金沢大学環日本海域環境研究センター、3.東京大学理学部地球惑星環境学科、4.東京科学大学理学院地球惑星科学系、5.東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻)

キーワード：炭素質コンドライト、X線吸収微細構造解析、含水Mgケイ酸塩

コンドライトは未分化小天体に由来すると考えられている隕石である。炭素質コンドライト隕石試料には結晶構造内に水を含む鉱物が含まれているため、その母天体にかつて液体の水が存在していたと考えられている（Brearley, 2006）。この液体の水は、小天体に含まれる揮発性物質や岩石との反応を通じて、生命の構成要素の合成、分解、変質に関与していたと考えられている。したがって、もしこれらの小天体にかつて存在した液体の水の物理化学的条件を特定できれば、その中に含まれる生命の構成要素の物理化学的な起源を理解できる可能性がある。
　福士ほか（2019）は、太陽系天体における水の活動によって形成された自生鉱物の物理化学的性質を利用して、過去の水質、つまり溶存成分の種類と濃度を正確に復元する方法を開発した。この方法を地球外物質に適用するためには、自生鉱物の特徴を正確に理解する必要がある。炭素質コンドライト隕石試料の主成分は含水Mg-ケイ酸塩である。X線回折および電子顕微鏡観察に基づき、この含水Mg-ケイ酸塩は従来、蛇紋石とサポナイトというどちらも層状ケイ酸塩のナノスケールの混合物であると考えられてきた（Blinova et al., 2014; King et al., 2015）。蛇紋石とサポナイトはどちらもMgを含む岩石と水との反応によって形成される粘土鉱物で、その形成は地球上で普遍的に見られる。しかし、それぞれの粘土鉱物が形成される環境条件は通常異なっており、蛇紋石とサポナイトがナノスケールで共存する地質学的産状は地球上ではほとんど報告されていない。未分化小天体の水質を復元するためには、コンドライトのマトリックスで観察される「蛇紋石/サポナイト」ナノ混合物の鉱物学的性質を解明する必要がある。
　近年、セメント工学の分野で「マグネシウムシリケートハイドレート」（M-S-H）と呼ばれる物質が注目されている。M-S-Hは海水とセメントの反応によって形成され、その工学的特性が研究されてきた（Roosz et al., 2015; Bernard et al., 2024など）。さらに、M-S-Hは鉱物学的に、アルカリ性湖沼や現代の湖沼堆積物の初期続成作用で天然に形成される結晶度の低いMg-ケイ酸塩と類似していると考えられている（Zeyan et al., 2021; 西木ほか, 2023）。M-S-Hは、ナノスケールの蛇紋石とタルク（またはサポナイト）層で構成される準安定相であり、蛇紋石とサポナイトの中間的な組成を持ち、陽イオン交換能を示す（Bernard et al., 2019）。M-S-Hは炭素質コンドライト隕石マトリックス物質と鉱物学的特徴を共有しており、これにより、地球で観察されるM-S-Hが、従来「蛇紋石/サポナイト」ナノ混合物と考えられてきたものに関与している可能性があるという仮説が立てられた。
　本研究は、イブナ、オルゲイユおよびタギシュ・レイク隕石中の含水ケイ酸塩を局所的な化学分析とX線吸収分光法を用いて調べることにより、サポナイトと蛇紋石のみで構成されるという従来の見方と、M-S-Hが関与するという我々の仮説のどちらがより妥当であるかを判断することを目的としている。