鉱物の分光分析と化学分析

分光法およびバルク化学的手法は、回折法や顕微鏡法だけでは明らかにできない鉱物の組成、酸化状態、結合環境を解明します。

Definition

鉱物の組成、酸化状態、原子結合環境を決定するための分光法およびバルク化学的手法の利用。

Scope

このトピックでは、鉱物に適用される分光法、赤外・ラマン振動分光法、鉄の酸化とサイト占有率のメスバウアー分光法、光吸収、X線蛍光分析に加え、ICPや質量分析などの手法によるバルク化学分析および微量元素分析について扱います。スペクトルシグネチャと結晶化学的環境との関連性についても触れます。

Core questions

• 赤外およびラマンスペクトルは鉱物の構造と結合について何を明らかにしますか？
• メスバウアー分光法はどのようにして鉄の酸化状態とサイトを決定しますか？
• 鉱物のバルクおよび微量元素組成はどのように測定されますか？
• 分光法は回折法や微量分析法をどのように補完しますか？

Key theories

鉱物の振動分光法

赤外およびラマンスペクトルは、鉱物構造における原子振動の周波数を記録し、水、水酸基、炭酸塩などの結合や官能基を特定し、構造的に類似した相を区別します。

メスバウアー法による鉄の環境決定

鉄原子核による反跳のない共鳴吸収は、酸化状態と配位に敏感であるため、メスバウアー分光法は鉱物中の2価鉄と3価鉄およびそれらの構造サイトを識別します。

Clinical relevance

分光分析および化学分析は、地球化学に不可欠な酸化状態および微量元素の研究、惑星科学における反射分光法による鉱物の遠隔識別、鉱物の挙動を支配する結合環境の特性評価を支援します。

History

鉱物への分光法の応用は、20世紀後半に大きく拡大しました。ホーソーンが編集したMineralogical Society of America Reviews in Mineralogyの巻で概観されているように、赤外、ラマン、メスバウアー、および関連技術が結晶化学を調査するための標準的な手法となりました。

Key figures

• Frank C. Hawthorne
• Rudolf Mossbauer
• Andrew Putnis

Seminal works

• hawthorne1988
• klein2007
• putnis1992

Frequently asked questions

ラマン分光法は鉱物について何を教えてくれますか？

ラマン分光法は、鉱物を同定し、多形、結合、水や炭酸塩基の存在などの構造的詳細を明らかにできる振動フィンガープリントを提供します。多くの場合、非破壊的であり、ガラス越しでも可能です。

なぜ鉱物中の鉄の酸化状態を測定するのですか？

2価鉄と3価鉄の比率は、形成時の酸素条件を記録し、マグマ、変成作用、風化のレドックス環境に関する情報を提供します。