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かつて黒雲母は単一の鉱物と考えられていましたが、現在ではマグネシウムを多く含む金雲母と鉄を多く含む鉄雲母の固溶体であることが分かっています。金雲母の化学組成はKMg3AlSi3O10(OH)2、鉄雲母はKFe3^2+AlSi3O10(OH,F)2です。金雲母は風化すると、緑泥石やバーミキュライトといった粘土鉱物へと変化します。つまり、金雲母の風化を理解することは粘土鉱物の理解を深めることに繋がります。
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アーカイブ ： 2024年09月
造岩鉱物の黒雲母を見る３
造岩鉱物の黒雲母を見る２
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黒雲母の結晶構造は、ケイ酸の平面網状型重合体層間にAl、OH、Kが挟まれた構造をしています。Kは層間に位置し、2:1型粘土鉱物と類似していますが、黒雲母には水分子層が存在しません。2:1型粘土鉱物は層間にMⁿ⁺イオンと水分子を保持しており、これが保肥力に影響を与えると考えられています。水分子層の存在が黒雲母と2:1型粘土鉱物の大きな違いであり、その形成条件を理解することが重要です。そこで、粘土鉱物の構造と化学組成に関する文献を参考に、水分子層の形成メカニズムを詳しく調べていきます。
造岩鉱物の黒雲母を見る１
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黒雲母は2:1型粘土鉱物に似た構造を持つ一次鉱物だ。結晶構造は平面的網状型で、ケイ酸が平面的であり網状に重合している。ケイ酸を上から見ると、四面体シートの構造となり、粘土鉱物における八面体シートはAl、K、OHによって形成されている。この平面的網状構造は、「フィロケイ酸」と呼ばれる。
造岩鉱物の角閃石を見る
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鉱物の風化速度は結晶構造に影響されます。単鎖構造のケイ酸塩鉱物（例：輝石）は複鎖構造（例：角閃石）よりも風化に弱く、複鎖構造はさらに重合が進んだ環状構造（例：石英）よりも風化に耐性があります。これは、重合が進むほどケイ酸イオンが安定し、風化による分解に抵抗するためです。そのため、角閃石は輝石やかんらん石よりも風化に強く、風化が進んでから比較的長い間、元の形態を保持できます。
改めて蛇紋石を見る
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蛇紋石は、かんらん石が水と反応して生成されるケイ酸塩鉱物です。化学的には1:1型粘土鉱物に分類されますが、その構造は異なる可能性があります。愛媛大学の研究では、蛇紋石の一種であるアンチゴライトの結晶構造が、Mg八面体とSi四面体が層状に重なっていることが判明しています。この構造は1:1粘土鉱物の構造に似ており、蛇紋石が1:1粘土鉱物として分類される理由を説明できる可能性があります。
造岩鉱物の輝石を見る
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輝石はかんらん石よりもケイ酸の重合が進んだ構造を持っており、そのため風化しにくい。ケイ酸が一次元の直鎖状に並んでおり、その隙間に金属が配置されている。この構造では、金属が常に外側に露出しているように見えるが、ケイ酸塩鉱物では重合が進んだ構造ほど風化速度が遅くなることが知られている。つまり、輝石の金属溶脱はかんらん石よりも起こりにくい可能性がある。
造岩鉱物のかんらん石が風化するとどうなるか？
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かんらん石は風化により、2価鉄が溶け出して水酸化鉄に変化する。また、ケイ酸も溶出し、重合して粘土鉱物に近づく。一次鉱物のかんらん石は二次鉱物として緑泥石を経てバーミキュライトになる。この反応では、かんらん石のアルミニウム以外の成分が溶脱し、ケイ酸は重合して粘土鉱物の形成に関与する。
造岩鉱物の理解を深めるためにケイ酸についてを学ぶ
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ケイ酸は、ケイ素と酸素で構成され、自然界では主に二酸化ケイ素(SiO2)の形で存在する。水に極わずか溶け、モノケイ酸として植物の根から吸収される。しかし、中性から弱酸性の溶液では、モノケイ酸同士が重合して大きな構造を形成する。この重合の仕方は、単鎖だけでなく複鎖など、多様な形をとる。造岩鉱物は、岩石を構成する鉱物で、ケイ酸を含有するものが多い。熱水やアルカリ性の環境では、ケイ酸塩が溶けやすくなる。
オシロイバナの花の色素は何だ？
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オシロイバナの花の色は、ベタレインという色素によるもの。赤色のベタシアニンと黄色のベタキサンチンの発現差により、さまざまな色の花が形成される。黄色い花ではベタシアニンの発現が少なくベタキサンチンが優勢、ピンク色の花では両方の発現がある。発現がなければ白、部分的に差があれば模様ができる。ベタレインは多機能性色素で、抗酸化作用や抗炎症作用があることが知られている。
巻き髭を持つ植物が暗い茂みを突き進む
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巻き髭を持つ植物が、暗い茂みの中で伸びていた。観察すると、植物は当初は木の幹に沿って離れて伸びていたが、茂みが濃くなると暗闇に向かって伸びていった。最終的には光の当たる縁ではなく、暗い茂みの奥へと突き進む姿が確認された。この植物の非効率的な伸長方法には、人間的な親近感が感じられた。
水田で使用する殺虫剤はウスバキトンボに影響を与えるのか？
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水田で使用される殺虫剤は、ウスバキトンボの幼虫（ヤゴ）に影響を与える可能性がある。しかし、具体的にどのような影響を与えるかはまだ明確になっていない。一方で、ウスバキトンボは止水で産卵するため、水田の綺麗さは産卵に大きな影響を与えないと考えられる。ただし、農薬が他のトンボのヤゴに影響を与えていることから、ウスバキトンボのヤゴにも何らかの影響がある可能性はある。また、殺虫剤がジャンボタニシにも影響を与えない場合、殺虫剤がジャンボタニシの個体数を増やす要因となってしまい、問題になる可能性がある。
アカメガシワの葉にたくさんのアリが集まる
おそらく今年発芽したばかりのアカメガシワらしき木の葉にアリがたくさん集まっていた。更地にいたアカメガシワが開花しかかっているどうやら花外蜜腺に集まっているらしいが、それにしてはアリが色んな所に集まっている。アカメガシワの花外蜜腺他にアリが集まっている箇所についてマジマジと見てみたら、個々にも花外蜜腺らしき模様があった。もしかして、
緑色のハートが上へと進む
近所の公園のフェンスでつる性植物が巻き付いているのを見かけた。ハート型の葉なので、ヤマノイモかな？その割には葉が丸っこいので、判定の自信はない。花の咲く時期になったら判定しやすくなるのかな？話は戻って、ここまで見事にフェンスにハート型の葉が展開すると、恋人の聖地感が増してくるなと。恋人の聖地のハートはピンク色になるだろうけれども、
ジャンボタニシの稚貝の天敵を探せ
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ヤゴと呼ばれるトンボの幼虫は、ジャンボタニシの稚貝を捕食することが明らかになった。トンボが田んぼに産卵することで、稲を食害しないウスバキトンボが増加し、ジャンボタニシの稚貝の個体数を抑えるという有益な生態系が形成されている可能性がある。
稲作でカルシウムの施肥を注意したら、ジャンボタニシはどうなるのだろう？
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稲作では、カルシウム過剰が問題となりえます。水田基肥として注目されている鶏糞はカルシウム含有量が多く、施用を制限する必要があります。そうでないと、ジャンボタニシの殻形成に必要なカルシウムが不足し、個体数が減少する可能性があります。ただし、稲わらを腐熟させるために石灰窒素を施用すると、カルシウムの供給が増加するため、鶏糞の施用を制限する必要があるかどうかを検討する必要があります。
田にオタマジャクシがたくさん集まるにはどうすれば良いのだろう？
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オタマジャクシの個体数を増やすには、カエルの産卵を増やす必要がある。そのために、カエルの個体数を増やすことが重要だ。カエルの個体数が減る原因の一つとして、荒起こしによる死亡が挙げられる。田んぼで荒起こしを行わないことで、カエルの死亡を減らし、個体数を増やすことができる。すると、カエルが産卵し、オタマジャクシが増加することで、ジャンボタニシを抑制できる可能性がある。