– トリディマイト(tridymite)とクリス トバライト(cristobalite)はSiO
2の⾼
温の多型である。前者は常圧では約 870℃以上で安定であり、後者は約 1470℃以上で安定である。
• 共にSiO4四⾯体が全頂点を共有する構造を とる点は⽯英と同じだが、⽯英とは異なる 様式のフレームワークを作る。
Cristobalite
Tridymite
Temperature (℃)
800 1200 1600 2000 2400 2800
β-quartz Liquid
Pressure (GPa)
0 2 4
α-quartz
SiO 2 多形
– コーサイト (coesite)は、常温では約2GPa (2万気圧)以上で安定な⾼圧 の多形である。ただし、実際には常温では相変態は進⾏せず、ある程度
⾼い温度(700℃)が必要である。
• SiO4四⾯体が全頂点を共有し、⽯英とは異なるフレームワークを作る。
– スティショバイト (stishovite)は、常温では、約6GPa以上で安定とな る⾼圧の多形である。
• ルチル(TiO2)と異質同像。Siは6個の酸素に正⼋⾯体的に囲まれ、その⼋⾯体が頂点 と稜を共有する。
• 沈み込んだスラブ領域では、スティショバイトが安定に存在すると考えられている。
quartz β-Liquid
Stishovite
Coesite
Pressure (GPa)
0 2 4 6 8 10
Temperature (℃)
800 1200 1600 2000
quartz α-2400
2800
12 14
Coesite
Stishovite
⻑⽯
SiO4四面体 AlO4四面体
Na,Ca,K
b
a
c
c
b
– ⻑⽯は、⼀般式
(K, Na, Ca)(Al,Si)4O8の化学式をもつケイ酸塩鉱物である。
•
(Al,Si)O4四⾯体は、すべての頂点を 互いに共有しフレームワークを形成 する。4つの四⾯体が環状につながっ た4員環が基本構造となる。•
フレームワークの隙間には、K+, Na+, Ca2+といった⽐較的イオン半 径の⼤きい陽イオンが⼊る、⼤きな 隙間がある。そのためSr2+, Rb+, Ba2+といった、他のケイ酸塩には⼊りにくい不適合(imcompatible)な元 素をある程度含むことが出来る。
•
単斜晶系あるいは三斜晶系に属する。さらにAlとSiの秩序化によってさま ざま対称性に変化する。
⻑⽯
– ⻑⽯の化学組成は、三成分(Orthoclase, Albite, Anorthite)の略号 を使ってモル⽐で表す。例えばOr
5Ab
10An
85など。
– An成分とOr成分を同時に富むような組成の⻑⽯は安定には存在せ ず、限られた組成領域で固溶体を形成する。⼤きく分けて斜⻑⽯系 列とアルカリ⻑⽯系列がある。
CaAl2Si2O8
NaAlSi3O8
KAlSi3O8 Or
Ab 斜⻑⽯ An
Plagioclase (labradorite) in troctolite; Sierra Leone.
Orthoclase in granite; Carnmenellis, Cornwall, England.
⻑⽯
– ア ル カ リ ⻑ ⽯ は カ リ ⻑ ⽯ (potassium feldspar, KAlSi
3O
8)と アルバイト(albite, NaAlSi
3O
8) の 固溶体
• Na ⇋ Kという元素置換が起きている。
• アルバイト組成に近いものはアノーソクレ イス(anorthoclase)と呼ばれる。
• カ リ ⻑ ⽯ は 、 ⾼ 温 で は サ ニ デ ィ ン (sanidine)、低温になるにしたがって、正
⻑⽯(orthoclase)、微斜⻑⽯(microcline) へと変化。これらは、基本構造は同⼀だが、
AlとSiの秩序化によって対称性が異なる。
– サニディンは⼭岩に特徴的で、正⻑⽯は深成 岩や⾼温変成岩にみられる。微斜⻑⽯は低温 変成岩にみられる。
• アルカリ⻑⽯は、⾼温では連続固溶体を形 成するが、低温では不混和となり、Na成 分に富む⻑⽯とK成分に富む⻑⽯に相分離 (離溶)する。この離溶組織をパーサイト (perthite)という。
KAlSi3O8 (potassium feldspar)
CaAl2Si2O8 NaAlSi3O8
(albite)
Sanidine
Anorthoclase At high temperatures
Orthoclase Microclineor
CaAl2Si2O8 NaAlSi3O8
KAlSi3O8
At low temperatures