3Dで紹介！2：1型粘土鉱物の理想模式図

2023-04-10 2023-04-09

sugisawa

粘土鉱物の一種である、２：１型の粘土鉱物について３Dで紹介します。土壌学などのテキストの内容がわかりやすくなれば幸いです。

今回は、2：1型の粘土鉱物の模式図についてです。2：1型の粘土鉱物は2つのケイ酸4面体シートが、アルミナ８面体シートを挟んだ形態となっています。2：1型の粘土鉱物の模式図で、このような図を見たことないですか？今回も、理想模式図を３Dで紹介します。粘土鉱物のイメージがつきやすくなればと思います。

まず、2：1型粘土鉱物のもとになっているケイ酸４面体シートとアルミナ８面体シートの基本構造について紹介します。

ケイ酸４面体シートは、１つのケイ素に４つの酸素が取り囲んだものが基本となっています。

アルミナ８面体シート、１つのアルミニウムに６つの酸素が取り囲んだものが基本となっています。

それぞれの基本構造が6角形が広がるように平面をつくっています。

それぞれの6角形の大きさがほぼ等しいことにより、層状の粘土鉱物ができあがっています。

それでは、３Dでお見せします。

まず、それぞれの原資について説明します。

一番上と、一番下のピンク色の球がケイ酸４面体シートの酸素です。内側にある赤い球も酸素で、ケイ酸４面体シートとアルミナ８面体シートをつないでいる酸素です。

ピンク色の球の内側のグレーの球が、ケイ素、層の中心に位置する紫色の球がアルミニウムです。

ここからは見えづらいですが、青色の球もあります。水素を表しています。

分かりやすいように、理想の原資の大きさよりも小さく表示しています。

まず、ケイ酸４面体シートだけを表示します。

4面体の頂点は、層の内側に向かっています。上部から見ると、ケイ酸４面体シートの6角形の穴が見えます。この穴は、六印環と呼ばれます。

次に、アルミナ８面体シートだけを表示します。

ところどころに青色の水素が見えますね。アルミナ８面体シートの酸素は、全部がケイ酸４面体シートのケイ素とつながっているわけではありません。つながっていない酸素は、水素と結合し水酸基となっていますケイ酸４面体シートの6印環の中心に対応する位置では、酸素ではなく水酸基になっています。

最後にすべてを表示します。しばらく回転させます。

2：1型の粘土鉱物には、イライト、バーミキュライト、スメクタイトといった種類があります。

参考になる部分はありましたか。今回は、2：1型の粘土鉱物の模式図について紹介しました。実際はケイ素がアルミニウムに、アルミニウムがマグネシウムに部分的に置き換わっています。土壌や土づくりが面白いなと思った方は、気軽に高評価・チャンネル登録お願いします。

☆補足情報☆

アルミナ８面体は2-八面体型で説明しています。

３DモデリングソフトはMetasequoia4を利用しています。

(参考書籍)

土壌サイエンス入門　第２版、木村眞人　南條正巳、2018、文栄堂出版

粘土ハンドブック第三版　日本粘土学会編、2009、技報道出版