鉱物の変質

鉱物の変質とは、鉱物の化学組成や結晶構造を変化させる様々な自然現象を指します。^[1]

鉱物の変質は本質的に、エネルギー保存と環境条件に関係する熱力学の法則によって支配されており、触媒の存在下で起こることが多く、最も一般的で影響力のある触媒は水(H ₂ O) です。

さまざまな鉱物が変化する程度と時間のスケールは、最初の生成物とその物理的特性および変化に対する感受性によって異なります。石英やジルコンなどの一部の鉱物は、通常の風化条件下では変化に対して非常に耐性があります。しかし、石英は強い圧力によってスティショバイトに変化し、ジルコンは放射性成分の量と時間によってクリプトライト（メタミクトジルコン）に変化することがあります。

状況によっては、鉱物は外形を維持しながら変化することがあり、これを仮像と呼びます。

鉱物の変質は、岩石の変質過程である変成作用とは明らかに異なります。また、風化とも異なります。しかし、これらの過程は鉱物の変質を助長します。一部の鉱物は固溶体系列のメンバーであり、連続体におけるさまざまな組成変化のサンプルであるため、「鉱物の変質」生成物ではありません。

一般的な酸化の例としては、黄鉄鉱などの天然の鉄鉱石が 酸化されて針鉄鉱やその他の鉄(III)の水酸化物や硫酸塩が形成される場合が挙げられます。5(4x + 3)/2 = y

長期間乾燥すると、石膏と呼ばれる一般的な含水硫酸塩鉱物は、無水硫酸塩と呼ばれる無水石膏に容易に変化します。

CaSO ₄ ·2H ₂ O <=> CaSO ₄

これは可逆的な反応です。

カオリン化とは、弱酸性溶液の存在下でアルカリ長石が粘土鉱物 カオリナイトに変化することを指します。雨は大気中の二酸化炭素(CO ₂ )を容易に溶解し、花崗岩の風化を促進します。次の反応で示されるように、炭酸と水の存在下では、カリウム長石はカオリナイトに変化し、カリウムイオン、重炭酸塩、シリカが副産物として溶液中に生成されます。

2 KAlSi ₃ O ₈ + 2 H ₂ CO ₃ + 9 H ₂ O => Al ₂ Si ₂ O ₅ (OH) ₄ + 4 H ₄ SiO ₄ + 2 K ⁺ + 2 HCO ₃ ⁻

緑簾石化は、斜長石が緑簾石グループの鉱物に変化する変質プロセスです。

緑泥石化とは、輝石または角閃石鉱物が緑泥石グループの鉱物に変化することです。緑泥石化は、緑色片岩相への変成遷移、および角閃岩相の退行変成作用 でよく見られるプロセスです。

衝突クレーターなどの天体隕石の内部や周囲で観察されるように、通常のシリカや石英の結晶は、隕石の衝突によって極度の圧力と高温の環境が生み出された結果、 スティショバイトやコーサイトという鉱物に変化することがあります。

放射性崩壊による変化の一般的な例としては、放射性元素を含むジルコンまたはアラナイト 結晶が構造的損傷により メタミクトまたは非晶質になる場合が挙げられます。

蛇紋岩化作用は、水和と圧力の変化を主な要因として、 主にカンラン石グループから蛇紋岩グループの鉱物が形成される鉱物変質プロセスです。

ドロマイト化とは、石灰岩などの主に方解石に富むカルシウム含有堆積岩が、マグネシウムに富むドロマイトに富むドロマイト岩に変化する可能性のあるさまざまな方法を指します。原因としては、大量の水とかなり低い熱がイオン交換触媒として関与する続成作用が考えられます。 反応は次のとおりです。

2CaCO _3(石灰岩) + Mg ²⁺ -> CaMg(CO ₃ ) _{2(ドロマイト)} + Ca ²⁺

黄鉄鉱化作用では、鉄と硫黄の原子によるイオン置換が起こり、結合して鉱物の黄鉄鉱が形成されます。

オパール化とは、岩石化した堆積岩中の珪質微化石の有機残留物であることが多い非晶質シリカが、鉱物質オパールに変化する現象です。

ウラル化は、輝石（通常は普通輝石）が重水素化されて角閃石（アクチノ閃石-トレモライト）を形成するプロセスです。この変質は、低温（< 500 °C）でのマグマ結晶化の後期段階、または低度変成イベント（亜緑色片岩相変成作用）中に発生します。この反応は変成的であり、鉱物の構造は変化しますが、元の化学的性質は保持されます。^[2]