千葉工業大学　プロジェクト研究年報　2014年版

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上）を西オーストラリア州北東部Paton Sill鉱山からの入手を計画している． ３．腐植物質による斜長岩の溶解と土壌化プロセスの解明 (1) 回分式溶解試験 腐植物質のなかでも水溶性を示すフルボ酸（0.01 mol-COOH/lの水溶液）を用い，斜長岩の回分式溶解試験を温度293 K，圧力0.02 MPaにて行った．斜長岩試料中のSiを基準に溶解速度を求めた結果， kSi = 6 nmol/m2/sが確認され，些少ながら粘土化の進行が認められた．一方，pH 2の塩酸やシュウ酸を用いた場合，溶解速度kSiはそれぞれ13，18 nmol/m2/sであったが，粘土鉱物の生成は確認されず非晶質ガラス（SiO2･xH2O）や水酸化アルミニウム，シュウ酸石灰石（Ca(COO)2･xH2O）などの安定生成物ができやすいことがわかった． 次に，フルボ酸の代替として水に対して難溶性のフミン酸を用い，高濃度炭酸水と併用して高温高圧下（473 K，1.62 MPa）での斜長岩の回分式溶解試験を行った．293 K，0.02 MPaにおけるフルボ酸と同等量のフミン酸（0.01 mol-COOH/lの懸濁水）では溶解速度kSiが2 nmol/m2/sと低いが，高温高圧化でCO2と併用することにより飛躍的に溶解速度（kSi = 12 nmol/m2/s）が増加した．その反応機構は図3のように考えられる．すなわち，炭酸水およびフミン酸より解離した水素（H+）イオンにより斜長岩を溶解（①，②），溶脱された金属（M+）イオンとCO2との複合によりフミン酸のカルボキシル化および加水分解により水溶性腐植物質を生成（③），そこで生成・解離したH+イオンが斜長岩を溶解（④），．．．．．のように逐次的に反応が進行した．最終的には腐植物質によるM+イオンの濃集と熟成により土壌化（⑤）が完成したと考えられる． 腐植物質によって斜長岩が容易に溶解することが確認できたので，高濃度のシリカアルミナゲルにフミン酸塩を共存した場合の粘土化（⑤）を試みた．注目される結果として，フミン酸分子が僅かに存在することでカオリナイトが473 Kで合成できた．通常，自然界のフミン酸生合成は粘土鉱物の存在が重要と考えていたが，本実験での結果は逆に粘土の合成にフミン酸分子が関与するものであった． PlagioclaseCarbonated waterHumic acidCOOWater-soluble humateM+Soil (Organo-clay)②③④H+COO-H+COO-CO2+ 2H+H+CO2+ 2M+M+OOC-COO-M+orM+-COOM+-H+CO2+ 2H+①⑤ 図3 斜長岩と腐植物質/炭酸との土壌化プロセス (2) 流通式溶解試験 自然環境における土壌化プロセスに近似させるために流通式溶解試験を計画し，行った．(1)の回分式と異なり，腐植物質（フミン酸塩）の連続供給により斜長岩第一層からCa，Alが選択的に溶脱し，第二層で塩基成分増加（pHの上昇）にともないAlが析出，それに対し，Siが溶脱し，第三層でシリカアルミナゲルの熟成にともない粘土化が促進する傾向がみられた．地球上の土壌化のラテライト化に近い． 今後は純粋な斜長岩を入手し，太陽系の固体惑星（小惑星を含む）における物質進化のメカニズムを解明し，同時に環境創成と資源的利用を構築する5)． Reference 1) Yazawa, Yamaguchi, Takeda (2012): Lunar minerals and their resource utilization with particular reference to solar power satellites and potential roles for humic substances for lunar agriculture (Chap.5). In Badescu V. ed “Moon-Prospective Energy and Material Resources-, pp.105-138, Springer. 2) Ohtake et al. (2009): The global distribution of pure anorthosite on the Moon. Nature, 461, 236-241. 3) Takeda et al. (2006): Magnesian anorthosites and a deep crustal rock from the farside crust of the moon. Earth and Planetary Science Latters, 247, 171-184. 4) Takeda, Yazawa, et al. (2007): Feldspathic lunar meteorites from the farside and production of their lunar simulants (abstract). Antarctic Meteorites XXXI, p.95–96, National Institute of Polar Research, Tokyo. 5) Takeda, Nagaoka, Yamaguchi, Karouji, Yazawa (2014): Perspectives of solar system evolution by comparisons of asteroidal materials and mineralogy of some evolved meteorites. Earth Planets Space (in submission). 図2 斜長岩試料（右：Poderosa産， 左：Crystal Bay産）と月の模倣レゴリス（中央）2014　千葉工業大学附属総合研究所　プロジェクト研究年報　　　　　　　　　　Project Report of Research Institute of C.I.T 2014　　　　　　18

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