炭酸塩岩
アメリカ合衆国ユタ州南部のカーメル層（中期ジュラ紀）の石灰岩表面の炭酸塩ウーイド。最大のものは直径1.0 mm。

炭酸塩岩は堆積岩の一種で、主に炭酸塩鉱物から構成されています。2つの主要なタイプは、方解石またはアラゴナイト（CaCO 3の異なる結晶形態）から構成される石灰岩と、ドロマイト（CaMg(CO 3 ) 2 ）から構成されるドロマイト岩（ドロストーンとも呼ばれる）です。これらは通常、組織と粒径に基づいて分類されます。[ 1 ]重要なのは、炭酸塩岩が変成岩や火成岩としても存在する可能性があることです。再結晶化した炭酸塩岩が変成すると大理石が生成されます。まれに火成炭酸塩岩が貫入炭酸塩岩として存在し、さらにまれに火山性炭酸塩溶岩が存在します。

炭酸塩岩は、運動学的効果に基づいて炭酸塩の組成が変化する続成作用などのプロセスにより、地質史を理解する上でも重要な構成要素です。[ 2 ]この組成変化と温度の相関関係は、古気候学で行われているように、過去の気候を再構築するために利用できます。炭酸塩岩は、以下に説明するように、他の様々なシステムの理解にも利用できます。

石灰岩

石灰岩は最も一般的な炭酸塩岩であり[ 3 ] 、炭酸カルシウムからなる堆積岩で、方解石とアラゴナイトという2つの主要な結晶構造を持つ。これら2つの鉱物の化学組成は同じであるが、結晶構造が異なるため、物理的特性は大きく異なる。海底で最も多く見られるのは方解石であり、生物中にはアラゴナイトが多く見られる。[ 4 ]

方解石

ブラジルのイライ産の方解石の結晶。

方解石は、水温、pH、溶存イオン濃度など、いくつかの要因に応じて、地下水に溶解するか沈殿するかのいずれかの形態をとります[ 5 ] 。方解石は、温度上昇に伴い水への溶解度が低下する「逆溶解性」と呼ばれる特異な特性を示します。沈殿に適した条件が整うと、方解石は既存の岩石粒子を固める鉱物コーティングを形成したり、亀裂を埋めたりします。

アラゴナイト

アラゴナイトは方解石に比べて安定性が低く、溶解性が高いため[ 6 ]、特定の条件下では方解石に変換される可能性があります。溶液中では、マグネシウムイオンが方解石の沈殿を阻害するため、アラゴナイトの成長を促進する働きがあります[ 1 ]。この沈殿阻害は、生物が骨格や殻などの構造的特徴を形成するために炭酸カルシウムを沈殿させようとする生物学においてしばしば発生します。

ドロストーン

ドロマイト岩、またはドロストーンの発見は1791年に初めて発表され[ 7 ] 、様々な時代から地球の地殻全体で発見されています。[ 8 ]この岩石はカルシウム、マグネシウム、炭酸イオンで構成されているため、鉱物の結晶構造は方解石やマグネサイトに似ています。[ 9 ]この組成により、ドロストーンに含まれるドロマイト鉱物は、カルシウムの含有量、および場合によっては鉄の含有量によって分類できます。[ 8 ]

カルシウムドロマイト

カルシウムを豊富に含むドロマイト、またはカルシアンドロマイトは、鉱物中にマグネシウムよりもカルシウムを多く含むドロマイトです。これは、天然および人工的に合成されたドロマイトの中で最も一般的な形態です。 [ 8 ]このドロマイトは、海洋で生成された場合、準安定状態にあることが証明されています。[ 8 ]この鉱物の構造は、初期の結晶成長後に形成されたため、通常のドロマイトとほとんど違いがありません。[ 8 ]

鉄ドロマイト/アンケライト

鉄分を多く含むドロマイト、またはフェロアン・ドロマイトは、微量の鉄を多く含むドロマイトです。鉄(II)とマグネシウムのイオン半径が類似しているため、鉄(II)はマグネシウムと容易に置換してフェロアン・ドロマイトを形成します。マンガンもこの原子と置換可能です。その結果、アンケライトが生成します。どの鉱物がフェロアン・ドロマイトで、どの鉱物がアンケライトであるかの明確な区別は明確ではありません。「純粋な」CaFe(CO 3 ) 2化学式を持つアンケライトは、自然界ではまだ発見されていません。[ 8 ]

意義

炭酸塩岩は、コンクリートなどの現在の文明活動に重要な資源を人類に提供するだけでなく、地球の大気と地質の歴史に対する人類の理解にとっても重要です。

石灰岩とコンクリート

石灰岩は安価なため、粉末状の状態でコンクリートによく使用されます。しかし、コンクリートの形成過程において、石灰岩の分解によって二酸化炭素が放出され、温室効果に大きく寄与します。[ 10 ]コンクリートにおける炭酸カルシウム（石灰岩由来）の理想的な量や、他の化合物を用いて同様の経済的効果と構造的健全性が得られるかどうかを研究する研究が数多く行われています。[ 10 ]

炭酸塩鉱物からの古気候学

古気候学には多くの形態があり、炭酸塩岩を用いて過去の気候を判定することができます。サンゴと堆積物は、これらの再構築のよく知られた代替指標です。サンゴは、成長当時の海洋条件に特有の炭酸カルシウムの骨格（岩石）を持つ海洋生物です。続成作用とは、堆積物が堆積岩に変化するプロセスを指します。これには、生物活動、浸食、その他の化学反応が含まれます。続成作用と海水温の間には強い相関関係があるため、サンゴの骨格は過去の気候の影響を理解するための代替指標として使用できます。[ 11 ]具体的には、サンゴの骨格のアラゴナイトに含まれるストロンチウムとカルシウムの比率は、酸素同位体比などの他の代替指標とともに、サンゴが成長していたときの気候変動を再構築するために使用できます。これは、温度の影響によっては、炭酸カルシウム分子で ストロンチウムがカルシウムと置き換わることがあるからです。

サンゴの骨格の組成変化を気候条件の代理指標として用いる概念と同様に、海洋堆積物の組成変化も同様の目的（あるいはそれ以上）に用いることができます。ここで発見された炭酸塩鉱物の微量金属比の変化は、母岩（炭酸塩岩）のパターンを決定するためにも用いることができます。[ 12 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b Regnet, JB; David, C.; Robion, P.; Menéndez, B. (2019年5月). 「炭酸塩岩の微細構造と物理的特性：包括的レビュー」. Marine and Petroleum Geology . 103 : 366– 376. Bibcode : 2019MarPG.103..366R . doi : 10.1016/j.marpetgeo.2019.02.022 .
  2. ^ファントル、マシュー( 2020). 「海洋炭酸塩岩記録の地球化学形成における続成作用の役割」 . Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 48 : 549–583 . Bibcode : 2020AREPS..48..549F . doi : 10.1146/annurev-earth-073019-060021 .
  3. ^ボッグス、サム（2006年）『堆積学と地層学の原理』（第4版）アッパーサドルリバー、ニュージャージー州、pp. 177, 181. ISBN 0-13-154728-3。{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所の発行元が見つかりません (リンク)
  4. ^ Sulpis, Olivier; Agrawal, Priyanka; Wolthers, Mariette; Munhoven, Guy; Walker, Matthew; Middelburg, Jack J. (2022-03-01). 「アラゴナイトの溶解が海底の方解石を保護する」 . Nature Communications . 13 (1): 1104. Bibcode : 2022NatCo..13.1104S . doi : 10.1038/s41467-022-28711- z . ISSN 2041-1723 . PMC 8888755. PMID 35232971 .   
  5. ^ Sanz, E.; Ayora, C.; Carrera, J.; Tephly, TR (2011年5月6日). 「混合水による方解石の溶解：地球化学モデリングとフロースルー実験」. Geologica Acta . 9 (1): 67– 77. doi : 10.1344/105.000001652 (2025年9月29日非公開).{{cite journal}}: CS1 maint: DOIは2025年9月時点で非アクティブです（リンク）
  6. ^ 「謎が解明：なぜ貝殻の鉱物は海水中で異なる形態をとるのか」 MITニュース | マサチューセッツ工科大学2015年3月2日. 2023年3月17日閲覧。
  7. ^ドロミュー、DGD (1791)。 「衝突による燐光の噴出現象の解決」。ジャーナル・ド・フィジーク。39 : 3-10 .
  8. ^ a b c d e f Gregg, Jay M.; Bish, David L.; Kaczmarek, Stephen E.; Machel, Hans G. (2015年10月). Hollis, Cathy (編). 「実験室および堆積環境におけるドロマイトの鉱物学、核形成および成長：レビュー」 . Sedimentology . 62 (6): 1749– 1769. Bibcode : 2015Sedim..62.1749G . doi : 10.1111/sed.12202 . S2CID 130135125 . 
  9. ^ Petrash, Daniel A.; Bialik, Or M.; Bontognali, Tomaso RR; Vasconcelos, Crisógono; Roberts, Jennifer A.; McKenzie, Judith A.; Konhauser, Kurt O. (2017年8月). 「微生物触媒によるドロマイト形成：地表付近から埋没まで」. Earth-Science Reviews . 171 : 558– 582. Bibcode : 2017ESRv..171..558P . doi : 10.1016/j.earscirev.2017.06.015 .
  10. ^ a b Wang, Dehui; Shi, Caijun; Farzadnia, Nima; Shi, Zhenguo; Jia, Huangfei (2018年12月). 「石灰石粉末がコンクリートの特性に及ぼす影響に関するレビュー」.建設・建築材料. 192 : 153–166 . doi : 10.1016/j.conbuildmat.2018.10.119 .
  11. ^渡辺剛、ジュイエ＝ルクレール、アンヌ、クイフ、ジャン＝ピエール、ロリオン＝バード、ヤニッケ・ドーファン、ステファニー・レイノー (2007). 「第10章 サンゴのバイオミネラリゼーションにおける最近の進歩と古気候学への示唆：概要」赤道太平洋、インド洋および隣接陸地における地球規模の気候変動と炭素循環の応答エルゼビア海洋学シリーズ 第73巻 pp.  239– 495. doi : 10.1016/S0422-9894(06)73010-0 . hdl : 2115/56427 . ISBN 978-0-444-52948-0。
  12. ^ Martinez-Ruiz, F.; Kastner, M.; Gallego-Torres, D.; Rodrigo-Gámiz, M.; Nieto-Moreno, V.; Ortega-Huertas, M. (2015年1月). 「堆積物の元素プロキシが示す地中海盆地における過去2万年間の古気候と古海洋学」. Quaternary Science Reviews . 107 : 25–46 . Bibcode : 2015QSRv..107...25M . doi : 10.1016/j.quascirev.2014.09.018 .
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbonate_rock&oldid=1320344948」より取得