発生 菱苦土鉱は、接触変成帯および広域変成帯の両方において、 超苦鉄質岩 、蛇紋岩 、その他のマグネシウムに富む岩石中に脈状または変質生成物として産出する。これらの菱苦土鉱はしばしば微晶質であり、 オパール またはチャート の形でシリカを含んでいる。
マグネサイトは、超苦鉄質岩の上にある風化層にも、土壌や 下層 土中の二次炭酸塩として存在しており、地下水中の二酸化炭素によるマグネシウム含有鉱物の溶解の結果として沈殿する。
微晶質菱苦土鉱と結晶質菱苦土鉱の違い。 結晶質マグネサイトと微結晶質マグネサイトは、鉱物構造が大きく異なります。結晶質マグネサイトはよく発達した結晶構造を持つ一方、微結晶質マグネサイトは非晶質で、主に微細な粒子の集合体です。
菱苦土鉱は、かんらん岩 やその他の超苦鉄質岩のタルク炭酸塩 変成作用 によって形成される。菱苦土鉱は、緑色片岩 相に典型的な高温高圧下で、水と二酸化炭素の存在下でカンラン石 が炭酸化することによって形成される。
マグネサイトは、マグネシウム蛇紋石 (リザルダイト)の炭酸化によっても、以下の反応 で生成される。
2 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 + 3 CO 2 → Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 + 3 MgCO 3 + 3 H 2 O しかし、この反応を実験室で行うと、室温で三水和炭酸 マグネシウム(ネスクホナイト)が生成する。[ 6 ] この観察結果から、無水炭酸マグネシウムの低温生成には「脱水障壁」が関与しているという仮説が立てられた。[ 7 ] 水に似た液体であるホルムアミド を用いた実験室実験では、そのような脱水障壁は関与していないことが示された。この非水溶液を使用した場合、無水炭酸マグネシウムの核生成における根本的な困難は依然として残る。陽イオンの脱水ではなく、炭酸アニオンの空間配置がマグネサイトの低温核生成における障壁となる。[ 8 ]
マグネサイトは現代の堆積物、洞窟、土壌で発見されています。その低温(約40 °C [104 °F] )での形成には、沈殿と溶解の間隔の交互の繰り返しが必要であることが知られています。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] マグネサイトの低温形成は、大規模な炭素隔離 に向けて重要な意味を持つ可能性があります。[ 12 ] 大気圧および 316 K の温度でのマグネサイトの工業生産に向けた大きな前進は、ヴァンデギンステによって記述されました。[ 13 ] [ 14 ] これらの実験では、少量の塩酸 の添加と炭酸ナトリウム溶液の添加が周期的に交互に行われました。また、溶解と沈殿の交互サイクルの期間がわずか数時間という非常に短いことも新しい点でした。
マグネサイトは隕石 ALH84001 と火星 自体で検出されています。火星では衛星軌道からの赤外線分光法を用いてマグネサイトが特定されました。 [ 15 ] ジェゼロ・クレーター 付近では、マグネシウム炭酸塩が検出され、そこに存在する湖沼環境で形成されたと報告されています。[ 16 ] これらの炭酸塩 の形成温度については依然として議論があります。火星由来のALH84001隕石のマグネサイトについては低温形成が示唆されています。[ 17 ] [ 18 ]
マグネシウムを多く含むカンラン石 (フォルステライト )は、かんらん岩から菱苦土鉱を生成するのに有利である。鉄を多く含むカンラン石(ファヤライト )は、磁鉄鉱-菱苦土鉱-シリカの混合物を生成するのに有利である。
マグネサイトは、スカルン 鉱床やドロマイト質 石灰岩において、 ウォラストナイト 、ペリクレース 、タルク と共生するメタソマティズムによっても形成されることがある。
高温に強く、高圧にも耐えられるマグネサイトは、地球のマントルにおける主要な炭酸塩含有相の1つであり[ 19 ] 、深部炭素貯留層の担体である可能性が示唆されている[ 20 ] 。同様の理由で、スイス中央アルプスの変成ペリドタイト岩[ 21 ] や、中国天山の高圧エクロジャイト岩 [ 22 ] にも見られる。
マグネサイトは、バクテリアが存在する湖沼でも、含水マグネシウム炭酸塩またはマグネサイトとして沈殿することがある。[ 23 ] [ 24 ]
同位体証拠 CO₂ とMgCO₃の 同位体構造は、CO₂ の単置換種と二重置換種を示しています。凝集同位体は、菱苦土鉱の形成条件と沈殿流体の同位体組成の解釈に用いられてきた。超苦鉄質複合岩体では、菱苦土鉱は脈や網状脈に 隠微結晶の 形で、炭酸塩ペリドタイトユニットに結晶の 形で見られる。これらの隠微結晶の形態は大部分が風化の程度が異なり、形成温度が低い。[ 25 ] 一方、粗粒菱苦土鉱は非常に高い温度を示し、熱水起源であることを示唆している。粗粒高温菱苦土鉱はマントル由来の流体から形成され、隠微結晶の菱苦土鉱は循環する天水によって沈殿し、溶解した無機炭素プールや 土壌炭素 から炭素を取り込み、不均衡同位体効果の影響を受けると推測されている。
湖 や干潟 で形成されるマグネサイトは、蒸発と CO 2 の 脱ガスにより、一般的に C と O の重同位体が濃縮されています。これは、凝集同位体から得られる温度が非常に低いことに反映されます。これらは、 pH 効果、生物活動、および脱ガスに伴う速度論的同位体効果 の影響を受けます。マグネサイトは、このような条件下では表面の鋳型として形成されますが、沈殿が速度論的に有利であるため、より一般的には含水 Mg-炭酸塩として存在します。ほとんどの場合、C は DIC または近くの超苦鉄質複合岩体 (例: カナダ、ブリティッシュコロンビア州のアルティン プラヤ[ 26 ] ) から得られます。
一方、変成岩中のマグネサイトは、非常に高い形成温度を示している。親流体の同位体組成も重く、一般的に変成流体である。これは、流体包有物から得られる温度測定法や、共沈する石英-マグネサイトを用いた従来の酸素同位体温度計によって検証されている。
マグネサイトは、共存するドロマイトや方解石よりも低い同位体温度を示すことが多い。[ 27 ] その理由は、方解石やドロマイトが(マントルのような流体から)より高い温度で先に形成され、流体中のMg/Ca比がマグネサイトを沈殿させるのに十分なほど高くなるためと考えられる。時間の経過とともにこれが起こり、流体は冷却され、他の流体と混合して変化し、マグネサイトが形成されると温度が低下する。したがって、共存する炭酸塩の存在がマグネサイトの同位体組成を左右する。
火星の炭酸塩 の起源は、同位体クラスター法を適用することで解明できる 。これらの岩石から、CO 2 の起源や火星の気候・水文条件を評価できる。最近の研究では、(同位体クラスター温度計 を適用して)ALH84001 の炭酸塩は、地下水からの低温蒸発条件下での形成と、火星の大気からの CO 2 の由来を示していることが示された。[ 28 ]
用途
耐火材料 研磨・染色されたマグネサイトビーズ セイラム 産マグネサイト石灰の製造と同様に、マグネサイトは木炭の存在下で燃焼させることでMgOを 生成することができ、これは鉱物としてはペリクレース として知られています。大量のマグネサイトは、高炉 、窯 、焼却炉の 内張りとして使用される重要な耐火性材料である 酸化マグネシウム の製造に使用されます。
焼成温度は生成される酸化物生成物の反応性を決定し、軽度焼成と完全焼成 の分類は、生成物の表面積とそれに伴う反応性(これは通常、ヨウ素価という業界指標によって決定される)に基づいている。
光が燃えた 「製品」とは一般的に、450℃から始まり900 ℃ の上限まで進行する焼成を指し、これにより良好な表面積と反応性が得られます。
900 ℃を超えると、この物質は反応性の結晶構造を失い、化学的に不活性な「デッドバーン」に戻ります。 この製品は、炉の内張りなどの耐火材料への使用に好ましい。
火炎分析では、マグネサイト製のキュペルは高温に耐えることができるため、灰吹法 にマグネサイト製のキュペルを使用することができる。
労働安全衛生 職場では、マグネサイトを吸入したり、皮膚に接触したり、目に接触したりすることで、マグネサイトに曝露される可能性があります。
アメリカ合衆国 米国労働安全衛生局 (OSHA)は、職場におけるマグネサイト曝露の法的制限(許容曝露限界 )を、8時間労働日における総曝露量15 mg/m 3 、呼吸器曝露量5 mg/m 3に設定しています。 米国国立労働安全衛生研究所 (NIOSH)は、8時間労働日における総曝露量10 mg/m 3 、呼吸器曝露量5 mg/m 3を 推奨曝露限界 (REL)として設定しています。[ 33 ]
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