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 現在も発見される「鉱物」とは?
 鉱物というと何だろう?一般的には、地質学的作用により形成される、天然に産する一定の化学組成を有した無機質結晶質物質のことを指す。具体的には、理科で観察する花こう岩(御影石)は岩石であるが、セキエイ、チョウ石、クロウンモなどの鉱物の集合からなっている。では鉱物は何種類ぐらいあるのだろう?

 正解は約4200種類。宝石は鉱物の一部で、約100種類ある。鉱物の中で特に美しいものを宝石として加工する。鉱物の新種は現在も発見されており、毎年50種類の新しい鉱物が認定されている。今回、物質・材料研究機構や千葉県立中央博物館などの研究チームが、結晶の中にメタンなどの天然ガスを閉じ込めた、新しい鉱物を千葉県南房総市の山中で発見した。発見地にちなんで「千葉石(ちばせき)」と命名され、国際鉱物学連合の認定を受けた。

Chibaishi

 新鉱物「千葉石」発見!
 千葉石は、同県館山市に住むアマチュア研究家、本間千舟(ちぶね)さん(63)が約1800万年前の堆積(たいせき)岩の中から、1~5ミリ程度の結晶を見つけた。物材機構などの解析で、二酸化ケイ素が主成分の無色透明の鉱物で、ケイ素と酸素が結合してできた「かご」のような形の微小構造の中に、メタンやプロパンなどが入っていることがわかった。

 千葉県沖などでは、太平洋側の岩板(プレート)が大陸側のプレートの下に沈み込んでいる。プレートが沈み込む際、生物の死骸などの有機物を含んだ海底の堆積物が、積み重なって固まり岩石になり、海底の隆起で地上に現れる。物材機構の門馬綱一研究員によると、有機物の分解でできた天然ガスが、千葉石ができる途中で「かご」に閉じ込められたとみられる。

 内部の天然ガス成分を取り出して利用することは、現段階では難しいという。成果は、2月15日発行の英科学誌ネイチャーコミュニケーションズ(電子版)に発表された。(asahi.com2010年2月15日 中村浩彦)

 メタンハイドレードの構造と類似
 メタンハイドレートは、水分子から構成される『かご』状の骨格構造の隙間にメタン分子が取り込まれた物質で、日本周辺の海底下に大量に存在することから、エネルギー資源として注目されている。メタン分子のほかに、エタンやプロパンなどのガス分子が含まれることもあり、これらは天然ガスハイドレートと総称される。

 『かご』の直径は1 nm程度で、大きなガス分子は大きな『かご』にしか入ることができない。そのため、含まれるガス分子の種類によって天然ガスハイドレートの結晶構造は異なり、自然界では、I型、II型、H型の3種類の存在が確認されている。

 シリカ鉱物の中には、天然ガスハイドレートと組成は異なるが、同様の構造を持つものがある。たとえば、メラノフロジャイトという鉱物は、ケイ素と酸素から構成される骨格構造を持つが、骨格の形状はI型のメタンハイドレートと同一である。また、合成物では、II型やH型の骨格構造を持つ高シリカゼオライトが報告されている。しかし、II型やH型の骨格構造を持つシリカ鉱物は見つかっていなかった。

 研究チームは、千葉県に分布する堆積岩の地層中の亀裂や細脈から、II型の構造を持つシリカ鉱物を発見し、『千葉石』と命名した。千葉石は八面体と立方体の組み合わさった径1~5 mmの結晶として見られる。さらに同時に、H型の構造を持つシリカ鉱物も発見した。これらの発見により、天然ガスハイドレートと同様、シリカ鉱物でも、3種類の構造が自然界に存在することを世界で初めて確認した。

 「千葉石」のできた場所
 千葉石などが発見された地層は、プレートの沈み込みに伴って形成された、付加体(海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込む際に、海洋プレート上の堆積物がはぎとられ、大陸プレートのふちに付加したものを指す)と呼ばれる地質構造の一部であると考えられている。

 天然ガスハイドレートに含まれるガスには、微生物起源のメタンと、熱分解起源のガスの2 種類があるが、プレートの沈み込み境界は、熱分解起源ガスの主要な発生源である。微生物起源のガスはほぼ純粋なメタンであるが、千葉石の中には、メタンのほかに、エタン、プロパン、2-メチルプロパンの4 種類の炭化水素分子が含まれていることが確認された。

 このガス組成は、熱分解起源の天然ガスハイドレートの特徴と良く一致する。以上のことから、今回発見したシリカ鉱物は、熱分解起源の天然ガスハイドレートと同じ起源の炭化水素分子を、地層中のより深い場所で結晶構造中に捕獲(記録)したものと見なすことができる。そのため、千葉石は、天然ガスハイドレートの起源や、プレートテクトニクスに伴う地球規模での炭素循環を解明する上で、新たな物証となる可能性を秘めている。

Wikipedia「鉱物」・物質・材料研究機構「天然ガスをふくむ新鉱物“千葉石” 

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