蛇紋岩

蛇紋岩は、苦鉄質岩または超苦鉄質岩の蛇紋岩化によって形成された蛇紋岩グループの 鉱物を主成分とする変成岩です。この名前の古代の由来は定かではありませんが、質感や色が蛇の皮に似ていることに由来している可能性があります。^[1]ギリシャの薬理学者ディオスコリデス（西暦50年）は、蛇に噛まれるのを防ぐためにこの岩を食べることを推奨しました。^[2]

蛇紋岩は、特に古い地質学文献やより広い文化的背景において、蛇紋石または蛇紋岩と呼ばれてきました。 ^{[3] [4] [5] [6] [7]}

生命の基本的な生化学的経路に不可欠なアセチル CoA の合成に必要な化学反応のほとんどは、蛇紋岩化作用中に起こります。そのため、蛇紋岩の熱水噴出孔は地球上の生命の起源の候補であると考えられています。

蛇紋岩は、塩基性岩または超塩基性岩がほぼ完全に蛇紋岩化して形成されます。^[8]蛇紋岩は、海底下の深いところで岩に圧入された二酸化炭素の少ない海水によって水和された塩基性岩から形成されます。 ^{[9]これは、}中央海嶺と沈み込み帯の前弧マントルで発生します。^{[10] [11]}

蛇紋岩の最終的な鉱物組成は、通常、アンチゴライト、 リザーダイト、クリソタイル（蛇紋岩サブグループの鉱物）、磁鉄鉱（Fe ₃ O ₄）が主であり、ブルーサイト（Mg(OH) ₂）はそれほど一般的ではありません。リザーダイト、クリソタイル、アンチゴライトはすべて、おおよそMg ₃ (Si ₂ O ₅ )(OH) ₄または（Mg ²⁺、 Fe ²⁺）₃ Si ₂ O ₅ (OH) _{4 という化学式}を持ちますが、微量成分と形状が異なります。^[10]少量存在する副次鉱物には、アワルイテ、その他の天然金属鉱物、硫化鉱物があります。^[12]

水による鉄鉱石（オリビンの鉄端成分）の磁鉄鉱と石英への変化を伴う蛇紋岩化反応でも、次の反応に従って 分子状水素H _{2が生成されます。}

${\displaystyle {\ce {3 Fe2SiO4 + 2 H2O -> 2 Fe3O4 + 3 SiO2 + 2 H2}}}$

この反応は、水の陽子H ⁺によってFe ²⁺イオンが Fe ^{3+イオンに}酸化されて水素ガスを生成するSchikorr 反応によく似ています。その後、2 つのH ⁺がH ₂に還元されます。   

${\displaystyle {\ce {3 Fe(OH)2 -> Fe3O4 + 2 H2O + H2}}}$

シコール反応では、2つのOH−アニオンからH 2に還元された2つの^H +が、_その後、2^つの酸化物アニオン（O ²⁻）に変換され、磁鉄鉱結晶格子に直接組み込まれ、過剰な水は反応副生成物として放出されます。  

蛇紋岩化反応によって生成される水素は、深部地下環境における微生物活動の燃料となるため重要である。 ^[要出典]

中央海嶺の軸に近い蛇紋岩上に位置する深海熱水噴出孔は、一般に玄武岩上に位置するブラックスモーカーに似ているが、複雑な炭化水素分子を放出する。大西洋中央海嶺のレインボー熱水フィールドは、そのような熱水噴出孔の一例である。蛇紋岩化作用だけではこれらの噴出孔への熱供給はできず、主にマグマ活動によって駆動されているに違いない。しかし、大西洋中央海嶺の軸から外れた位置にあるロストシティ熱水フィールドは、蛇紋岩化作用の熱によってのみ駆動されている可能性がある。その噴出孔はブラックスモーカーとは異なり、比較的低温の流体（40～75 °C（104～167 °F））を放出しており、これはアルカリ性が強く、マグネシウムが多く、硫化水素が少ない。噴出孔は、炭酸塩鉱物とブルーサイトからなる、高さ60メートル（200フィート）にも及ぶ非常に大きな煙突を形成している。豊富な微生物群集は噴出口と関連している。噴出口自体は蛇紋岩でできているわけではないが、約200℃（392℉）の温度で形成されたと推定される蛇紋岩に存在している。^[13]中央海嶺のセピオライト堆積物は、蛇紋岩によって引き起こされる熱水活動によって形成された可能性がある。^[14]しかし、地質学者は、蛇紋岩化だけでロストシティ油田からの熱流束を説明できるかどうかについて議論を続けている。 ^[13]

マリアナ沈み込み帯の前弧には、大きな蛇紋岩泥火山があり、その下にある蛇紋岩化した前弧マントルから断層を通って蛇紋岩泥を噴出している。これらの泥火山の研究は沈み込み過程についての洞察を与え、火山から放出される高pH流体は微生物群集を支えている。^{[15] [11]中央海嶺近くの}海洋地殻の斑れい岩層 への実験的掘削により、炭化水素分解細菌のまばらな集団の存在が実証された。これらは、下にある超塩基性岩の蛇紋岩化によって生成された炭化水素を餌としている可能性がある。^{[16] [17]}

蛇紋岩の熱水噴出孔は、地球上の生命が誕生した環境の候補である。^{[15]生命の基本的な生化学的経路に不可欠な}アセチルCoAの合成に必要な化学反応のほとんどは、蛇紋岩化の過程で起こる。^{[18]多くの}酵素を活性化する硫化金属クラスターは、蛇紋岩化の過程で形成される硫化鉱物に似ている。^[19]

蛇紋岩の基盤岩を覆う土壌は、薄いか全くない傾向がある。蛇紋岩を含む土壌は、カルシウムやその他の主要な植物栄養素が乏しいが、クロムやニッケルなど植物に有毒な元素が豊富である。^[20] Clarkia franciscanaや特定のマンザニタ種など、一部の植物種は、蛇紋岩の露頭での生活に適応している。しかし、蛇紋岩の露頭は少なく孤立しているため、その植物群落は生態学的に孤立しており、これらの特異な種はしばしば非常に絶滅の危機に瀕している。^[21]一方、ニューカレドニアの蛇紋岩の露頭での生活に適応した植物群落は、この環境にあまり適応していない外来種による置き換えに抵抗している。 ^[22]

蛇紋岩は地球上に広く分布しており、オフィオライトやその他の蛇紋岩を含む岩石の分布と部分的に一致している。 ^[23]蛇紋岩はバルカン半島、トルコ、キプロス島、アルプス山脈、キューバ、ニューカレドニアに露頭している。北米では、アメリカ東部のアパラチア山脈の東斜面や、オレゴン州とカリフォルニア州の太平洋山脈の小さいながらも広く分布する地域にも蛇紋岩が存在する。 ^[要出典]

蛇紋岩の注目すべき産地は、ケベック州セットフォード鉱山、ニュージャージー州ヴァルハラ湖、アリゾナ州ヒラ郡、コーンウォール州リザードポイントのリザード複合体、ギリシャ、イタリア、その他のヨーロッパの地域で発見されています。^{[24]蛇紋岩を含む著名なオフィオライトには、}オマーンのセマイユオフィオライト、キプロスのトロードスオフィオライト、ニューファンドランドオフィオライト、ニューギニアのメインオフィオライトベルトなどがあります。^[25]

蛇紋岩グループの鉱物はモース硬度が2.5～3.5なので、彫刻が容易です。^[26]方解石を多く含む蛇紋岩やヴェルド・アンティーク（蛇紋岩の角礫岩）は、大理石のような性質を持つことから、歴史的に装飾石として使用されてきました。例えば、ペンシルベニア大学のカレッジ・ホールは蛇紋岩で作られています。アメリカ大陸と接触する前のヨーロッパで人気のあった産地は、イタリアのピエモンテ山岳地帯とギリシャのラリサでした。^{[27]蛇紋岩は、芸術や工芸品のさまざまな用途に使用されています。例えば、この岩は}ザクセン州のツェーブリッツ で数百年にわたって加工されてきました。^[28]

イヌイットや北極圏の先住民、そして南部の先住民は、芯の付いたボウル型の蛇紋岩のクリクやクドリクランプを使って油や脂肪を燃やし、暖をとったり、明かりを作ったり、調理したりしていた。イヌイットは道具を作ったり、最近では商業用の動物の彫刻も作った。^[29]

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  磁気蛇紋岩セイウチ
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  イヌイットの長老が、蛇紋岩で作られた儀式用の石油ランプ「クリク」の手入れをしている。

アルプスの蛇紋岩に関連する緑泥石 タルク 片岩の一種がスイスのヴァル・ダニヴィエで発見され、鋳鉄製ストーブの下の彫刻された石の台座である「オーブンストーン」（ドイツ語：Ofenstein ）の製造に使用されました。^[30]

蛇紋岩には大量の結合水があるため、弾性衝突（中性子熱化プロセス）によって中性子を減速させることができる水素原子が豊富に含まれています。このため、蛇紋岩はいくつかの原子炉の設計において鋼製ジャケット内の乾式充填材として使用することができます。たとえば、チェルノブイリのRBMKシリーズでは、逃げる中性子から作業員を保護するために上部の放射線遮蔽に使用されました。 ^[31]蛇紋岩は、原子炉遮蔽に使用される特殊なコンクリートに骨材として添加され、コンクリートの密度（2.6 g/cm ³（0.094 lb/cu in））と中性子捕獲断面積を増加させることもできます。^{[32] [33]}

蛇紋岩は二酸化炭素を容易に吸収するため、大気中の二酸化炭素を隔離するのに役立つ可能性がある。^[34]反応を加速するために、炭酸化反応器で高温で蛇紋岩を二酸化炭素と反応させることもできる。二酸化炭素は、蛇紋岩鉱床からのアルカリ鉱山廃棄物と反応させることもできるし、二酸化炭素を地下の蛇紋岩層に直接注入することもできる。^{[35]蛇紋岩は、} _CO2除去用の電解セルと組み合わせてマグネシウムの供給源としても使用できる。^[36]

蛇紋石は米国カリフォルニア州の州岩であり、カリフォルニア州議会は蛇紋石を「公式の州岩および岩石学の象徴」と定めた。^{[4] 2010年には、蛇紋石に}クリソタイル アスベストが含まれている可能性があるため、州の岩石としての蛇紋石の特別な地位を剥奪する法案が提出された。^{[37]この法案は、存在するクリソタイルが}塵として空気中に放出されない限りは危険ではないと指摘したカリフォルニアの一部の地質学者から抵抗を受けた。[ ^{38] [更新が必要]}

• 水素循環 – 生物界と無生物界の間の水素交換
• ネフライト – 翡翠の一種
• ソープストーン – タルクを含む変成岩

ウィキメディア・コモンズには、蛇紋岩に関連するメディアがあります。

• [1]大西洋中央海嶺のロストシティ熱水地帯：システムの原動力である蛇紋岩化作用。
• 蛇紋岩化作用による水素を豊富に含む流体：地球化学的および生物学的意味：米国科学アカデミー紀要。