連結置換

2つの元素が同時に結晶に置換される地質学的プロセス

結合置換とは、結晶全体の電気的中性を維持し、電荷を一定に保つために、 2つの元素が同時に結晶に置換する地質学的プロセスです。 ^[1]固溶体系列の形成においては、イオン電荷よりもイオンサイズの方が重要です。これは、構造の他の部分で補償できるためです。^[2]

イオンサイズ

鉱物において幾何学的に安定した構造を形成するには、原子は大きさと電荷の両面で互いに適合していなければなりません。原子は電子殻が互いに相互作用できるように適合する必要があり、また中性分子を形成する必要もあります。これらの理由から、原子の大きさと電子殻構造は、どのような元素の組み合わせが可能か、そして様々な鉱物がとる幾何学的形状を決定します。電子は授受されるため、元素のイオン半径がサイズを制御し、鉱物における原子の適合性を決定します。^[3]

例

結合置換は、 Al^3歳以上
Siの代替物^4歳以上
四面体サイト^[4]

例えば、斜長石の固溶体系列が形成されると、アルバイト（Na Al Si ₃O _{8 ）は}Alの置換によって灰長石（Ca Al ₂Si ₂O ₈ ）に変化する。^3歳以上
Siを置き換える^4歳以上
しかし、これによって負電荷が残るため、Caの（結合した）置換によってバランスをとる必要がある。^2歳以上
Naの場合⁺
. ^[2]

「愚者の黄金」という異名を持つにもかかわらず、黄鉄鉱は少量の金と共存して発見されることがあります。金とヒ素は黄鉄鉱の構造において共存置換体として存在します。カーリン型金鉱床では、ヒ素含有黄鉄鉱には重量比で最大0.37%の金が含まれています。^[5]

コランダム中の( Al ³⁺ ) ₂がFe ²⁺Ti ⁴⁺に置換される可能性^[1]
NiOとTiO
₂ヘマタイト[ ^6]
カルシウム^2歳以上
マグネシウム^2歳以上
→な⁺
アル^3歳以上
透輝石(MgCaSi ₂ O ₆ ) →ジェダイト: (NaAlSi ₂ O ₆またはNa(Al,Fe)^3歳以上
)Si
₂お
₆）^[4]
ディオプサイトは


結合置換による翡翠
マグネシウム^2歳以上
2アル^3歳以上
→ 2鉄^2歳以上
ティ^4歳以上
スピネルグループ^[4] と同様に
電荷を維持するために充填されるサイトは、置換である必要はありません。また、電荷バランスを保つために、通常は空いているサイトを充填することもあります。例えば、角閃石鉱物トレモライト（Ca ₂ (Mg _5.0-4.5 Fe ²⁺_0.0-0.5 )Si ₈ O ₂₂ (OH) ₂）では、Al^3歳以上
Siを置き換える^4歳以上
それからナ⁺
電荷バランスを保つために通常は空いている場所に移動することができる。この新しい鉱物はエデナイト（NaCa
₂マグネシウム
₅（シ
₇アル)O
₂₂（おお）
₂角閃石の一種。^[4]
バイタイトの構造は、多面体シート間の結合置換で構成されています。四面体サイト内のアルミニウムのベリリウムへの結合置換により、追加の八面体置換なしで、空孔に対する単一のリチウム置換が可能になります。 ^{[7]この転移は、Si}₂ BeAl の四面体シート構成を作成することで完了します。^[8] リチウムの空孔への結合置換と四面体アルミニウムのベリリウムの結合置換により、すべての電荷のバランスが維持され、その結果、フィロケイ酸塩グループのマーガライトサブグループの三八面体端メンバーが生成されます。^[8]
フェロゲドライトは、(Al, Fe ³⁺ )による(Mg, Fe ²⁺ , Mn)の置換とAlによるSiの置換により、アンソフィライト、角閃石、ゲドライトと関連している。 ^[9]^{: 12–78}

参考文献

^ ab 「Coupled Substitution -- Eric Weisstein's World of Chemistryより」。2019年3月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年3月26日閲覧。
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