【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.02】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23HK0019

利用課題名 / Title

地球表層物質における水-岩石相互作用の解明

利用した実施機関 / Support Institute

北海道大学 / Hokkaido Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子分光/ Electron spectroscopy,資源循環技術/ Resource circulation technology

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

菊池 亮佑

所属名 / Affiliation

北海道大学大学院工学研究院　環境循環システム部門資源循環工学分野　環境地質学研究室

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

内田悠,澤厚貴,原田真吾,大多亮,鈴木啓太,吉田すずか,遠堂敬史,坂入正敏,橋本直幸,柴山環樹

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

HK-101：ダブル球面収差補正走査透過型電子顕微鏡
HK-201：X線光電子分光装置
HK-301：環境セル対応透過電子顕微鏡
HK-303：電界放出形電子プローブマイクロアナライザー
HK-304：集束イオンビーム加工・観察装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

地球表層環境における元素の挙動を理解する上で，鉱物の微小領域での化学組成と結晶構造についての情報は必要不可欠である。鉱山廃水からの鉱物沈殿, セメントやジオポリマー中の元素移動など様々な水−岩石反応を調べているが，反応に伴う鉱物の化学組成と構造の変化をEPMA, SEM, TEMを用いて評価した。

実験 / Experimental

FE-EPMA (JXA-8530F)　縞状鉄鉱層、ベントナイト，ラテライト鉱床の構成鉱物の定量分析および元素マッピングを行った。FIB-SEM(JIB-4600F)およびTEM (JEM-2010)　FIBによるTEM試料作成と、TEMを用いた天然試料中の粘土鉱物や有機物、室内実験にて合成した粘土鉱物の微細構造観察および化学組成分析を行った。STEM（Titan3 G2 60-300)　粘土鉱物の微細構造観察および元素マッピングを行った。

結果と考察 / Results and Discussion

FIB-SEMおよびTEMによる、ベントナイト中での粘土鉱物と二次鉱物の組織観察から、ナトリウムを含むアルミノシリケートゲルの形成を確認し、通水試験中でのセメンテーションの過程を明らかにした。また、ニッケル（Ni）ラテライト鉱床でのNi濃集に寄与する風化生成物、特にスメクタイト生成の重要性について明らかにした。磁鉄鉱に含まれる微量元素組成をEPMAで明らかにし, LA-ICP-MSの結果と比較するとともに、太古代における縞状鉄鉱層の形成環境・地球化学条件を推定した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Pramesti Prihutami, Immobilization Forms of Cadmium and Mercury in a Potassium-Activated Metakaolin-Based Geopolymer, Minerals, 14, 311(2024).
   DOI: https://doi.org/10.3390/min14030311
   
2. Frances Chikanda, The formation of schwertmannite colloids and natural remediation of toxic elements from Shojin River, Hokkaido, Japan, Resource Geology, 73, (2023).
   DOI: https://doi.org/10.1111/rge.12315
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. R. Kikuchi, T. Sato, N. Fujii, M. Shimbashi (oral): Natural glass alteration under a hyperalkaline condition for about 4000 years, Natural Analogue Working Group 17th Workshop, Zadar, Croatia, May 9, 2023
2. A. Hoshi, M. Ikeda, T. Otake, K. Nakayama, R. Kikuchi, T. Sato (Poster): Host rock alteration caused by multiple hydrothermal activities in the Shimokawa massive sulfide deposit, Hokkaido, Japan, Goldschmidt 2023, Lyon, Frances, July 11, 2023.
3. R. Kikuchi, M. Shimbashi, N. Fujii, T. Sato (Poster): The Occurrence and Microstructure of Secondary Minerals Found in “Active” Hyperalkaline Environment, Euroclay2023, Bari, Italy, July 25, 2023.
4. R. Kikuchi, T. Fujimura, T. Sato, T. Otake, Y. Ohtomo, T. Goto, S. Suzuki, N. Taniguchi, H. Suzuki (Oral): Fe-silicate and -carbonate formations at C-steel – compacted bentonite interface hinders buffer degradation in high-level radioactive waste disposal, 17th International Symposium on Water-Rock Interaction/14h Symposium on Applied Isotope Geochemistry, Sendai, Japan, August 19, 2023.
5. R. Kikuchi, T. Sato, N. Fujii, M. Shimbashi (Poster): Long-term glass alteration and clay formation due to reaction with a hyperalkaline groundwater equivalent to low-alkali cement leachate, 17th International Symposium on Water-Rock Interaction/14h Symposium on Applied Isotope Geochemistry, Sendai, Japan, August 19, 2023.
6. H. Matsukawa, T. Otake, Y. Ohtomo, Y. Kon, T. Sato, T. Kakegawa (Poster): Geochemical signatures recorded by trace element compositions in magnetite in Archean Banded Iron Formations, 17th International Symposium on Water-Rock Interaction/14h Symposium on Applied Isotope Geochemistry, Sendai, Japan, August 21, 2023.
7. 浅井 春菜, 菊池 亮佑, 大友 陽子, 大竹 翼, 佐藤 努 (口頭）: 瀬戸地域の堆積性カオリン鉱床下部に産するカオリン質サプロライトの構成鉱物の産状と地球化学的特徴, JpGU 2023, 幕張メッセ, 2023年5月22日
8. 松川 春樹, 大竹 翼, 大友 陽子, 昆 慶明, 佐藤 努, 掛川 武 (口頭): 縞状鉄鉱層中磁鉄鉱の微量元素組成は初期沈殿物の情報を反映しているか？第72回資源地質学会年会講演会, 東京大学小柴ホール, 2023年6月29日
9. 星 蒼空, 大竹 翼, 中山 健, 菊池 亮佑, 佐藤 努 (ポスター): 北海道下川塊状硫化物鉱床におけるMgに富む珪酸塩鉱物の形成プロセス, 第72回資源地質学会年会講演会, 東京大学小柴ホール, 2023年6月29日
10. 大門 嵩泰, 大竹 翼, 菊池 亮佑, 佐藤 努 (口頭): 逐次抽出とラマン分光法を用いたNiラテライト鉱石中の低晶質Niホスト鉱物の同定, 日本地球化学会第70回年会, 東京海洋大学品川キャンパス, 2023年9月22日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件