ワズリアイト

ワズリアイト
結晶
一般的な
カテゴリ	ソロシリケート
式 （繰り返し単位）	マグネシウム​​​
IMAシンボル	ウィズ[1]
シュトランツ分類	9.BE.02
結晶系	斜方晶系（堀内・澤本、1981）
クリスタルクラス	双錐体（mmm） HM記号：（2/m 2/m 2/m）
空間群	イマ
単位セル	a = 5.7  Å、b = 11.71 Å、 c = 8.24 Å; Z = 8
識別
色	ダークグリーン
クリスタル習慣	微結晶集合体
透けて見える	透明
比重	3.84 計算
光学特性	二軸
屈折率	1.76 倍
参考文献	[2] [3] [4] [5]

ウォズリアイトは、化学式β-(Mg,Fe) ₂ SiO _4の斜方晶系 鉱物です。カナダのアルバータ州産ピース川隕石で初めて自然界で発見されました。圧力の増加によりオリビン(α-(Mg,Fe) ₂ SiO ₄ )から相転移して形成され、圧力がさらに高まると最終的にスピネル構造のリングウッダイト(γ-(Mg,Fe) ₂ SiO ₄ )に変化します。この構造はマグネシウムの代わりに他の二価カチオンを限られた量取り込むことができますが、α構造やγ構造とは異なり、総和化学式 Fe ₂ SiO ₄のβ構造は熱力学的に安定ではありません。セルパラメータはおよそ a = 5.7 Å、b = 11.71 Å、c = 8.24 Å です。

ウォズリアイトは、地球のマントル遷移層の上部、深さ 410～520 キロメートル (250～320 マイル) の間で安定していることがわかっています。ウォズリアイトの Si ₂ O ₇グループでは酸素原子がケイ素に結合していないため、一部の酸素原子は十分に結合していません。そのため、これらの酸素は容易に水和し、鉱物中の水素原子の濃度が高くなります。含水ウォズリアイトは、結合が不十分な酸素原子の静電ポテンシャルが低いため、地球のマントルで水を貯蔵する可能性のある場所であると考えられています。ウォズリアイトの化学式には H は含まれていませんが、重量の 3 パーセントを超える H ₂ O を含むことがあり、遷移層の圧力温度条件で含水溶融物と共存する場合があります。水の溶解度とウォズリアイトの密度は、地球の温度と圧力によって異なります。通常の地熱では、最大貯水能力は0.5～1重量％程度に低下する可能性があるが、^{[6]最大60体積％のワズリアイトを保持する}遷移帯は、依然として地球内部の主要な貯水池である可能性がある。さらに、ワズリアイトへの変化は、隕石が地球や他の惑星に非常に高速で衝突する衝撃イベントでも発生すると考えられている。

ワズリアイトは1966年にリングウッドとメジャーによって初めて特定され、1968年に秋元と佐藤によって安定相であることが確認されました。 ^[7]この相はもともとβ-Mg ₂ SiO ₄または「ベータ相」として知られていました。ワズリアイトは鉱物学者アーサー・デイビッド・ワズリー（1918年 - 1969年）にちなんで名付けられました。

酸化物の重量パーセント値で、純粋なマグネシウムのワズリアイトは、質量で SiO ₂が 42.7% 、MgO が 57.3% になります。ワズリアイト内の微量元素の分析では、ルビジウム(Rb)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ (Nb)、ハフニウム (Hf)、タンタル (Ta)、トリウム (Th)、ウラン( U )など、多数の元素が含まれていることが示されています。これは、これらの元素の濃度が、地球の上部マントルの遷移層で想定されているよりも高い可能性があることを示唆しています。さらに、これらの結果は、地球内部の化学的分化とマグマ活動を理解するのに役立ちます。^[8]

名目上は無水であるが、ウォズリアイトは重量比で3%以上のH ₂ Oを取り込むことができ、^[9]これは、ウォズリアイトが地球の海よりも多くの水を取り込む能力があり、地球内部のH（または水）の重要な貯蔵庫である可能性があることを意味している。

ワズリアイトは、カナダのアルバータ州ピースリバー産のL6ハイパーステン-オリビンコンドライトであるピースリバー隕石から発見されました。この隕石のワズリアイトは、地球への衝突に関連した衝撃事象中に、隕石の硫化物に富んだ鉱脈のオリビンから高圧下で形成されたと考えられています。ワズリアイトは微結晶の岩石の破片として存在し、直径は0.5 mm (0.020インチ) を超えないことが多いです。^[10]

ワズリアイトはスピネロイドであり、その構造はスピネルと同様に酸素原子の歪んだ立方最密充填に基づいています。a軸とb軸はスピネル単位の半対角線です。マグネシウムとシリコンは構造内で完全に整列しています。3つの異なる八面体サイトM1、M2、M3と1つの四面体サイトがあります。ワズリアイトは、Si ₂ O ₇グループが存在するソロシリケートです。^{[11] [より良い情報源が必要]構造には4つの異なる酸素原子があります。O2は2つの四面体で共有される橋渡し酸素であり、O1は非シリケート酸素（Siに結合していない）です。潜在的に水和したO1原子は、4つの辺を共有するMg 2+} 八面体の中心にあります。^{[12] [13] [非一次情報源が必要]}この酸素が水和（プロトン化）されると、M3にMg空孔が発生する可能性があります。水の取り込みが約1.5％を超えると、M3空孔は空間群Immaに違反して整列し、対称性が単斜晶I 2/ mに低下し、ベータ角が最大90.4ºになります。^{[引用が必要]}

ワズリアイト II は、単一 (SiO ₄ ) および二重 (Si ₂ O ₇ ) の四面体単位の両方を持つ独立したスピネル相です。これは、ワズリアイトとリングウッダイトの安定領域 γ-Mg 2 SiO 4 の間に存在する可能性のある可変組成のマグネシウム鉄ケイ酸塩です[ 14 ]_が、_計算モデルは^、少なくとも純粋なマグネシウム形態は安定していないことを示唆しています^[15] 。シリコン原子の 5 分の 1 は孤立した四面体であり、5 分の 4 は Si ₂ O ₇グループであるため、構造は 5 分の 1 のスピネルと 5 分の 4 のワズリアイトの混合物と考えることができます。^{[16] [非一次ソースが必要]}

ウォズリアイトは斜方晶系で結晶化し、単位格子体積は550.00 Å ^{3 で}ある。その空間群はImmaであり、その格子定数はa = 5.6921  Å、b = 11.46 Å、c = 8.253 Åである。^[10]独立した研究では、格子定数はa = 5.698 Å、b = 11.438 Å、c = 8.257 Åであることが判明した。^[16]純粋なマグネシアンウォズリアイトは無色であるが、鉄を含む変種は濃い緑色である。

ワズリアイト鉱物は一般に微結晶組織を持ち、破砕されている。結晶サイズが小さいため詳細な光学データは得られなかったが、ワズリアイトは異方性があり、一次複屈折色が低い。^[10]平均屈折率n = 1.76の二軸性で、計算比重は3.84である。X線粉末回折では、パターンの最も強い点は2.886(50)(040)、2.691(40)(013)、2.452(100,141)、2.038(80)(240)、1.442(80)(244)である。^[10]

澤本ら（1984）^[17]は、ブリルアン分光法によって、常温でのワズリアイトのMg端成分のP波速度（Vp）とS波速度（Vs）を初めて測定した。彼らのデータは、オリビン-ワズリアイトの相転移により、Vpが約13％、Vsが約14％上昇することを示唆した。したがって、オリビン-ワズリアイトの相転移は、地球の上部マントルとマントル遷移層の境界にある410kmの地震不連続面の主な原因であると示唆されている。 ^[17]

アーサー・デイヴィッド・ワズリー（1918年 - 1969年）は、鉱物やその他の無機化合物の結晶学などの地質学への貢献により、彼の名を冠した鉱物が誕生する栄誉に浴した。^[10]ワズリー石にワズリーの名を冠する提案は、国際鉱物学協会の新鉱物および鉱物名委員会によって承認された。タイプ標本は現在、アルバータ大学地質学部のコレクションに保存されている。

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