鉱物中における照射 H + 2 の取込みプロセス

3.2. 結果と議論 39

40 第3章 反射スペクトル変化の鉱物依存性 で、SiO2 結合を一部切断し SiOH や H2O を形成したと考えられる (図 3.3)。

また、Saponiteの Alteration Ratio Profile では、特に 1.9 µm と 2.77 µm に大きなスパイク形状を示し、3 µm ∼ に大きな減少が見られる。

Saponiteは本来、H2O やOH基を持つが、1.9 µmと 3 µm∼の変化が 示すようにH2Oの存在量が増加していることがわかる。さらに、スパイ ク形状はないものの2.85 µmでもAlteration Ratio Profileに大きな減少 が見られることから、Antigoriteと同様にSiOH の形成も示唆される。こ の結果から、Saponiteでも SiO2 の結合が一部切断され SiOH やH2Oが 形成された可能性がある (図 3.4)。

OlivineのAlteration Ratio Profileからはスパイク形状は見られないた め、AntigoriteやSaponiteのような結合状態の議論はできない。しかし Alteration Ratio Profile の 3 µm 付近における減少は、本来結晶構造中 に H2Oや OH基を持たないOlivineにおいて OH基や H2O が形成され ていることを示している。

上記の結果から、結晶構造の変化と水素イオンの挙動を考察する。ま ず、AntigoriteとSaponiteの Alteration Ratio Profile においてスパイク 形状が見られた 2.77 µm 付近の変化を表すと、

2(SiO₄)⁴⁻+ 2H⁺⇒(SiO₃ −O−SiO₃)⁶⁻+ H₂O (3.3)

となり、Antigoriteでスパイク形状がみられSaponiteでもAlteration Ra-tio の減少が見られた 2.85 µm付近の変化は

(SiO4)⁴⁻+ 4H⁺⇒Si(OH)4 (3.4)

3.2. 結果と議論 41 で表される。これらの反応をまとめると下記のようになる。

3(SiO4)⁴⁻+ 6H⁺₂ ⇒Si(OH)4+ (SiO3−O−SiO3)⁶⁻+ H2O (3.5)

上記の反応系を考えることで、SiOHやの形成を説明できるとともにH₂O の形成についても説明することが可能である。Antigoriteに見られた2.72 µmの大きな減少は、式 3.5で説明されるような SiOH や H₂O がもとも と存在する OH基と水素結合などを形成することでエネルギー状態が変 化し、反射スペクトルにおける 2.72 µmの吸収強度が減少したものと考 えられる。

先行研究では照射された水素イオンは珪酸塩鉱物中（OlivineやSiO₂） において SiOH 結合を形成することを強く支持しているが、H2O の形成 についての直接的な証拠は得られていなかった [Schaible and Baragiola, 2014]。本研究では、珪酸塩鉱物の反射スペクトル変化から、照射された 水素イオンは Si-O 結合を破壊し、新たにH2Oや SiOH を形成すること が示唆された。またOlivine へ対する水素イオンの照射ではH2Oの形成 の示唆は得られたものの、SiOH の形成に関する示唆は得られなかった。

42 第3章 反射スペクトル変化の鉱物依存性

図 3.3: (a)イオン照射前のAntigoriteの結晶構造の模式図。(b) 結晶構造 (a)を横から見た場合の模式図。(c) イオン照射後のAntigoriteの結晶構 造の模式図。(d) 結晶構造(a)を横から見た場合の模式図。

3.2. 結果と議論 43

図 3.4: (a) イオン照射前のSaponiteの結晶構造の模式図。(b) 結晶構造 (a)を横から見た場合の模式図。(c) イオン照射後のSaponiteの結晶構造 の模式図。(d) 結晶構造(a)を横から見た場合の模式図。

44 第3章 反射スペクトル変化の鉱物依存性