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− 大 目 次 −

1.太陽の誕生 本文:
2.地球の誕生 本文:
3.鉱物の構造 本文:
4.鉱物の結晶 本文:
5.水晶の構造 本文:
6.石英の変形 本文:
7.石英の精製 本文:

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− 小 目 次 −

1.太陽の誕生SiO2形成

 本文

1-1.「ビッグバン」と銀河系宇宙

(1)「水素とヘリウム」で形成された我が銀河系宇宙

(2)銀河系に存在する星の数とその大きさ

1-2.星の進化と「超新星爆発」

(1)「重元素」を生成した星の進化と「超新星爆発」

(2)「重元素」の生成頻度と原子核の結合エネルギー

(3)「重元素」の生成機構と各種原子核反応

(4)「重元素」の塊である「コンドリュール」の生成と珪酸塩

1-3.太陽系の誕生と「高温ガス凝縮説」

 「高温ガス凝縮説」に対する反論

つづき

1-4.太陽と木星型惑星の誕生

(1)超新星爆発によって誕生した原始太陽系星雲

(2)円盤状となって回転する原始太陽系星雲

(3)原始太陽とリング状の原始惑星星雲の形成

(4)同じ材料で形成された太陽と木星型惑星

1-5.地球型惑星の誕生と「微惑星説」

(1)「コンドリュール」から形成された「微惑星」

(2)「微惑星」の衝突合体による地球型惑星の形成と小惑星帯

(3)木星型惑星の氷衛星と「微惑星」の破片でできた小型衛星

1-6.隕石の生成機構と「SiO2」の形成

(1)炭素質コンドライトの生成と始原的なマトリックス

(2)普通コンドライトの生成と進化したマトリックス

(3)鉄隕石と石英「SiO2」を含むエコンドライトの生成


2.地球の誕生SiO2進化

 本文

2-1.「大陸移動説」と「プレート・テクトニクス」

 地球誕生の謎を解く鍵

2-2.地球の誕生と月の分離独立

(1)隕石の溶融分化による原始地球の核とマントルの形成

(2)隕石の「衝突脱ガス説」による原始水蒸気大気の生成

(3)原始惑星の「衝突説」による月の分離独立と地球の誕生

2-3.地殻の形成と月の分離に伴う「大地殻変動」

(1)様々な珪酸塩鉱物の進化と分化による地殻の形成

(2)地殻の原料となる様々な珪酸塩鉱物が進化するための条件

(3)各種珪酸塩鉱物の晶出に及ぼす温度・圧力と水分濃度の関係

(4)珪酸塩鉱物の最も進化した形である石英「SiO2」の生成

(5)月の分離独立に伴う「大地殻変動」で誕生した「巨大高地」

つづき

2-4.海洋・大陸の形成と火成岩の風化・堆積作用

(1)「奇跡」と呼ばれた水蒸気大気の凝縮による海洋形成の条件

(2)水蒸気大気の凝縮による原始大洋の形成と「巨大大陸」の誕生

(3)原始大洋による炭酸ガスの吸収と石灰石の生成・堆積

(4)花崗岩の風化・堆積作用と金属成分の海水への溶出

(5)原始生物の「光合成」による原始大洋と原始大気の進化

2-5.大陸の移動と火成岩や堆積岩の変成作用

(1)「巨大大陸」の分裂による火山活動と合体による地殻変動

(2)大陸の合体による超大陸「パンゲア」の誕生とその分裂

(3)大陸の分裂に伴う高温マグマの上昇と火成岩の高温変成作用

(4)大陸の合体に伴う地殻変動と火成岩や堆積岩の高圧変成作用

(5)あらゆる変成作用を受けて最も進化した「SiO2」の単結晶


3.SiO2珪酸塩鉱物基本構造

 本文

3-1.珪酸塩鉱物の骨格を成すSiO4四面体構造

 珪酸イオン(SiO4)4-として、珪素(Si)のまわりを酸素4個で囲んだ四面体構造の連結によって、珪酸塩鉱物が形成される

3-2.珪酸塩鉱物の分類とSiO4四面体の連結方式

(1)SiO4四面体の連結方式に及ぼす連結角の自由度

(2)SiO4四面体の連結角に及ぼす温度・圧力と水分の影響

(3)マグマの温度・圧力や水分量の段階的変化に伴う連結角の変化

つづき

3-3.珪酸塩鉱物の進化とSiO4四面体の連結度

(1)SiO4四面体の連結を促進するFeAlと熱水の相互作用

(2)SiO4四面体とAlO4四面体の連結から成るAl-同形置換

(3)SiO4四面体の連結をコントロールする金属イオンの種類と量

3-4.珪酸塩鉱物の最も進化したSiO2への道程

(1)超高温・超高圧状態の原始マグマから進化したペグマタイト

(2)高温・高圧状態の原始マグマから進化した花崗岩

(3)高温変成作用によって再結晶化したグラニュラー・クォーツ

(4)高圧変成作用によって再結晶化したアラスカイトや珪岩

(5)高圧変成作用に伴う石英の水熱合成で晶出した天然水晶


4.SiO2珪酸塩鉱物結晶構造

 本文

4-1.酸素の配列で決まる酸化鉱物の結晶構造

(1)六方晶系をなす酸素イオンの六方最密充填型構造

(2)立方(等軸)晶系をなす酸素イオンの立方最密充填型構造

4-2.独立珪酸塩鉱物の結晶構造

(1)独立型(アイソレイト)珪酸塩の構造的特徴

(2)カンラン石の六方最密充填“レンガ積み”構造

(3)ザクロ石の立方最密充填“ブロック積み”構造

つづき(1)

4-3.環状珪酸塩鉱物の結晶構造

(1)環状(リング)珪酸塩の構造的特徴

(2)緑柱石の六方晶系 “亀の子”構造

(3)電気石の六方晶系 “らせん階段”構造

4-4.鎖状珪酸塩鉱物の結晶構造

(1)鎖状(チェーン)珪酸塩の構造的特徴

(2)輝石型単鎖状珪酸塩の“鼓(つづみ)状”断面構造

(3)角閃石型複鎖状珪酸塩の“小太鼓状”断面構造

つづき(2)

4-5.Al-同形置換と「アルミニウム排除則」

 SiO4四面体の連結度が増すほど、アルミニウム(AlO3)3-が四面体の代わりに入りやすくなる

4-6.層状珪酸塩鉱物の結晶構造

(1)層状(シート)珪酸塩の構造的特徴

(2)雲母やタルクの2:1型“サンドイッチ”構造

(3)カオリンや蛇紋石の1:1型“ピザトースト”構造

(4)緑泥石の2:1:1型“クラブサンドイッチ”構造

4-7.網状珪酸塩鉱物の結晶構造

(1)網状(フレームワーク)珪酸塩の構造的特徴

(2)長石型網状珪酸塩の“蛇腹(ジャバラ)”構造

(3)K長石とNa長石の混溶体である“アルカリ長石”の構造

(4)Na長石とCa長石の混溶体である“斜長石”の構造

5.SiO2頂点に立つ水晶構造

 本文

5-1.石英(水晶)の結晶構造

(1)シリカの同質多像関係とその各種変態(多形)

(2)クリストバライト(方珪石)の立方晶系“4回らせん軸対称”構造

(3)トリジマイト(鱗珪石)の六方晶系“ハニカム”構造

(4)β-石英(高温石英)の六方晶系“6回らせん軸対称”構造

(5)α-石英(水晶)の三方晶系“3回らせん軸対称”構造

つづき

5-2.石英(水晶)の様々な結晶

(1)高温・高圧の熱水から水晶が生成するプロセス

(2)右水晶と左水晶は何が違うの

(3)様々な色付き水晶、その訳は
  @紫水晶(アメシスト)
  A黄水晶(シトリン)
  B煙水晶(スモーキークォーツ)
  C紅水晶(ローズクォーツ)

(4)様々な変形水晶と その成因
  @ねじれ水晶
  A松茸(冠)水晶
  B曲がり水晶と先細り水晶
  C日本式双晶
  Dブラジル式双晶と
      ドーフィネー式双晶


6.SiO2構造変形ガラス構造

 本文

6-1.石英の構造変形と温度・圧力の影響

(1)低〜中温域における石英のα-β転移と圧力の影響

(2)高温域での石英の残存性膨張と島状クリストバライト構造

(3)超高温域での石英の溶融と融液中の結晶型微細構造

6-2.石英の構造変形と水分やアルカリの影響

(1)原子の結合(解離)エネルギーとイオン解離エネルギー

(2)高温・高圧下で熱水が石英の溶融や溶解に与える影響

(3)高温時の水分による石英の構造再編成と石英中のOH基の減少

(4)高温時の水分による石英中の金属不純物の除去作用

(5)高圧下におけるアルカリ水溶液が石英の溶解に与える影響

つづき

6-3.シリカガラスの構造変形と温度や不純物の影響

(1)温度変化に伴うシリカガラスの構造変化とSiOガスの発生

(2)シリカガラスの粘性低下に及ぼすOH基などの不純物の影響

(3)シリカガラスのクリストバライト化とアルカリ金属などの影響

6-4.シリカガラスの構造変形と製造方法による違い

(1)α-石英の加熱溶融法によるシリカガラスと構造内の不純物

(2)四塩化珪素の乾式合成法によるシリカガラスと構造内の不純物

(3)四塩化珪素のゾル・ゲル法によるシリカガラスと構造内の不純物

(4)珪酸ソーダのゾル・ゲル法によるシリカガラスと構造内の不純物


7.SiO2精製による高純度化

 本文:

7-1.物理的手法による不純物粒子の除去方法

 選別・水洗(加熱急冷)・粉砕・篩分け・磁力選鉱など

7-2.界面化学的手法による不純物粒子の除去方法

 各種浮遊選鉱の手法と、バッチ式浮選による微量不純物粒子の除去

7-3.化学的手法による粒界不純物の除去方法

 各種強酸を用いた不純物の除去と、装置の設計や耐酸・耐摩耗対策

7-4.熱化学的手法による粒子内不純物の除去方法

 高温処理による石英結晶内の金属イオンの除去と、設備の耐熱・耐薬品対策

7-5.水流分級・スラリー移送・乾燥装置・工場の設計

 コンタミを回避するための水流分級や移送・乾燥など、装置や工場の設計

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