C-CO₂存在下でのfayaliteの熱水反応実験

抄録

C及びCO₂が存在する熱水条件下で硫酸酸性溶液を用いたfayaliteの熱水反応実験を行った。出発物質は，Mnを約18.5mol%含む天然のfayaliteである。粒径50~60μmまで粉砕し，pH1，3の硫酸溶液または，pH7の蒸留水と反応させた。CO_2:1.74mg，graphite:1.5mg，fayalite:8mg，溶液:16mgを金キャプセルに封入し，温度150，200または250℃，期間1，4または16週間の実験を行った。 実験生成物の走査電子顕微鏡観察の結果，fayalite粒子表面ではMn、Feが溶け出し，Siに富む層やMn，Siが溶け出してFeに富む溶脱層が形成されていた。二次的な生成物相としてFe-Mn炭酸塩や鉄酸化物，シリカが主に観察された。pH1では特徴的な針状の鉄酸化物微粒子が生成された。炭酸塩の組成はMnに富むものからFeに富む組成へ変化する傾向を示したが，pH3，7の150℃では時間とともに組成範囲が広がっていた。硫酸はケイ酸塩鉱物中のFe²⁺を酸化して鉄酸化物を作るが，CO₂雰囲気下でのCの存在が硫酸による鉄酸化物の形成を阻害したと考えられる。