緩衝材の鉱物学的長期安定性評価

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渡辺 隆*

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スメクタイトの長期安定性評価に資することを目的として、下記の(1)(3)の研究を行った。(1)月布鉱山産ノジュール-ベントナイト中の不純物としての炭酸塩団塊について-(2)スメクタイトの鉄および溶液による反応(3)スメクタイトの変質にともなうAl、Ca、K、Feの影響についてその結果、それぞれ以下のような結果を得た。(1)ノジュールのタイプは外形より大きく5つ(球状、レンズ状、レンズ状セメント、セメント内部にノジュール、ノジュール内部にノジュール)に分類される。鉱物組成は炭酸塩鉱物を主体とし、核から殻にかけて、均一または同心円状に変化している。化学組成は炭酸塩鉱物に起因するCaO、MgOが卓越しており、鉱物組成と同様の変化を確認された。(2)スメクタイトと鉄の反応では、酸化状態でFeOOHの形でスメクタイト表面に付着し、層間に存在することが分かった。その層間陽イオンは加熱による八面体への移動は認められなかった。反応系の温度の変化による同型置換型の変化はなかった。スメクタイトと溶液の反応では、Na/Ca濃度に依存して、スメクタイト層間でのイオン交換が生じ、Na/(Na+Ca+Mg)=0.65で層間陽イオンはCa型に変化する。スメクタイトと温度の反応では、温度増加による四面体型置換の増加が確認された。(3)0.1GPa・500条件下でFe-緑泥石様鉱物がクニピアF(Kpa-1)、SWy-1と磁鉄鉱の混合物から合成された。熱水条件下における長期の実験においても、スメクタイトのK固定はK:2000ppm濃度では高い水和エネルギーをもつCaより、K濃度の方が重要であることがわかった。

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