Stefansson(aの頭に´) et al.(2001)による〔『Dissolution of primary minerals in natural waters II. Mineral saturation state』(251p)から〕

『天然水における初生鉱物の溶解 U.鉱物の飽和状態』

【アイスランドの141の天然水のデータ(0゜C〜300゜C、pH 5からpH 10以上)をもとに玄武岩を構成する一次鉱物の飽和状態について検討】
【風化しやすさは以下の順: Mgかんらん石>Feかんらん石、Tiに富む磁鉄鉱>Ca斜長石、Mg斜方輝石>Fe斜方輝石、単斜輝石>Na斜長石、F燐灰石>Tiに富むチタン鉄鉱>>Tiに乏しい磁鉄鉱、Tiに乏しい赤鉄鉱】


Abstract
 The saturation state of olivine, plagioclase, clinopyroxene, orthopyroxene, Fe-Ti oxides and apatite of variable composition has been assessed in natural waters in Iceland, with temperature ranging from 0゜C to 300゜C and in situ pH from below 5 to above 10. Cold waters are undersaturated with respect to olivine, orthopyroxene, clinopyroxene and plagioclases indicating that all these minerals tend to dissolve under weathering conditions. With increasing pH and temperature, the waters approach saturation with pyroxene, olivine, and plagioclases. Also, the degree of undersaturation of olivine and orthopyroxene decreases with increasing Fe content of the minerals and Fe-rich olivine and orthopyroxene are stable between 50゜C and 150゜C, whereas Mg-rich ones tend to dissolve. Natural waters in Iceland are saturated with respect to pure albite when above 50゜C. They are, on the other hand, undersaturated with Ca-rich plagioclase up to 250゜C where the waters reach saturation. Pure magnetite and hematite are stable at all temperatures. With increasing titanium content, the minerals become unstable, and the waters are undersaturated with respect to pure ulvospinel(oの頭に¨) at temperatures up to 300゜C. Pure ilmenite is, however, close to saturation under weathering conditions but undersaturated above 200゜C. F-apatite is close to saturation at all temperatures. On the other hand, undersaturation with respect to OH-apatite is observed at all temperatures. The weathering susceptibilities of primary minerals of basalt in Icelandic waters in increasing order are Mg-olivine > Fe-olivine, Ti-rich magnetite > Ca-plagioclase, Mg-orthopyroxene > Fe-orthopyroxene, clinopyroxene > Na-plagioclase, F-apatite > Ti-rich ilmenite >> Ti-poor magnetite, Ti-poor hematite.

Keywords: Basalt; Mineral stability; Cold water; Geothermal water; Weathering』

要旨
 様々な組成をもつ、かんらん石、斜長石、単斜輝石、斜方輝石、Fe-Ti酸化物および燐灰石の飽和状態が、0℃〜300℃の範囲の温度および現場でのpHが5以下から10以上であるような、アイスランドの天然水において評価された。冷水はかんらん石、斜方輝石、単斜輝石、そして斜長石に関して未飽和であり、これらの鉱物はすべて風化条件下で溶解する傾向があることを示す。pHと温度が上昇するとともに、水は輝石、かんらん石、および斜長石に対して飽和に近づく。また、かんらん石と斜方輝石の未飽和の度合は、鉱物のFe含有量の増加とともに減少し、Feに富むかんらん石と斜方輝石は50℃〜150℃で安定であるが、Mgに富むものは溶解する傾向がある。アイスランドの天然水は、50度以上のとき純粋なアルバイトに関して飽和している。他方、それらの天然水は、水が飽和に達する250℃まではCaに富む斜長石と未飽和である。純粋な磁鉄鉱と赤鉄鉱はすべての温度で安定である。Ti成分が増えると、鉱物は不安定になり、水は純粋なウルボスピネルに関して300℃まで未飽和である。しかし、純粋なチタン鉄鉱は風化条件下で飽和に近づくが、200℃以上では未飽和である。F-燐灰石はすべての温度で飽和に近い。他方、OH-燐灰石に関してすべての温度で未飽和であることが観察される。アイスランドの水における玄武岩の初生鉱物の風化感受性は大きい順に次のとおりである:Mg-かんらん石>Fe-かんらん石、Tiに富む磁鉄鉱>Ca-斜長石、Mg-斜方輝石>Fe-斜方輝石、単斜輝石>Na-斜長石、F-燐灰石>Tiに富むチタン鉄鉱>>Tiに乏しい磁鉄鉱、Tiに乏しい赤鉄鉱。』

1. Introduction
2. Database for waters
3. Aqueous speciation
 3.1. Speciation calculations
 3.2. Distribution of aqueous species in natural waters in Iceland
4. Mineral saturation
 4.1. The temperature dependence of mineral saturation state
  4.1.1. Olivine
  4.1.2. Pyroxene
  4.1.3. Plagioclase
  4.1.4. Fe-Ti oxides
  4.1.5. Apatite
 4.2. The pH dependence of mineral saturation state under weathering conditions
  4.2.1. Olivine
  4.2.2. Pyroxene
  4.2.3. Plagioclase
  4.2.4. Apatite
5. Discussion
 5.1. Uncertainties related to mineral saturation state
 5.2. Primary mineral stability in geothermal systems
 5.3. Primary mineral stability under weathering conditions
6. Summary and conclusions
Acknowledgements
References


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