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シラバス詳細照会

シラバス詳細照会

  • 講義要項やWebシラバスの記載内容は、登録された受講生の人数や理解度に応じて、授業開始後に変更となる可能性があります。

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授業情報

開講年度 2019年度 開講箇所 教育学部
科目名
岩石学実験

担当教員 小笠原 義秀/鈴木 由希
学期曜日時限 春学期  金4-5
科目区分 理学科地球科学専修B群 配当年次 3年以上 単位数 2
使用教室 6-201 キャンパス 早稲田
科目キー 1505037616 科目クラスコード 01
授業で使用する言語 日本語
  コース・コード PLNX344W
大分野名称 地球惑星科学
中分野名称 地球惑星科学
小分野名称 岩石・鉱物・鉱床学
レベル 上級レベル 授業形態 実習/実験/実技

シラバス情報

最終更新日時:2019/03/01 16:07:34

副題 微小領域元素分析,EPMAで理論と実践に強くなろう!
授業概要

注意事項1:本科目の配当年次に関して、Web上のシラバスでは「3年以上」とされていますが、正しくは「配当年次:3年」です。また、本科目を卒業研究開始の条件となる「コア科目」に設定している研究室があります。

注意事項2:この科目を履修するには「岩石学」と「岩石記載法」の単位を取得していること(成績がC以上であること)が条件となっています。


 岩石の研究に必要とされる方法のいくつかを取り上げて,受講者があらかじめフィールドで採取した岩石試料(科目担当教員、演習指導教員のアドバイスで選択した試料を含む)を用いて各種の実験を行い,岩石学上のデータを取得します。それらをもとに採取試料の岩石成因論的考察を行います。フィールドでの産状記載から始まり,肉眼・顕微鏡での観察,そしてより高度の実験へと,一連の岩石研究のプロセスについて、流れを追いながら体験し、岩石研究の世界に少し足を踏み入れることがこの科目のおもな目的です。


 特に,地球惑星物質科学研究の主要分析機器であるEPMAElectron ProbeX-ray Micro Analyzer)による造岩鉱物の微小部分の分析に力点を置きます。EPMAは岩石中の構成鉱物について、マイクロメータオーダーの局所領域から発生するX線を用いて化学組成を定量分析する高度な分析機器です。世界の地球科学教室の中でも学部3年度生の実験科目にEPMAを使用している大学はきわめて稀と思われます。


 EPMA分析実験では,エネルギー分散型のX線検出システムを用い,特にMg-Fe固溶体鉱物の組成分析(標準試料を用いたスポット定量分析)に多くの時間を取る予定です。本分析の前に、標準試料を用いない簡易分析を行い、反射電子組成像・特性X線像・スポット定量分析(標準試料を用いない)などの予備実験を行います。また,変成岩試料を取り上げた場合には、EPMA分析で得られた分析値をもとにして2つのMg-Fe系固溶体鉱物間のMg-Fe分配係数の決定と分配係数を用いた地質温度・圧力計による岩石生成条件の推定等も試みます。


実験項目はローテーションで行う事項が主であるため、受講生が多い場合は、実験内容が多少変更されたり、グループや2人一組で実験を行う可能性もあります。

 

(関連資料に掲載されている画像(図1)は、実験で使用するJEOLJXA-733EPMA装置本体の写真。EPMA分析ではこの装置のEDSモードを使用します。


授業の到達目標 フィールドでの産状記載から始まり,肉眼・顕微鏡での観察,そしてより高度の実験へと,一連の岩石研究のプロセスの流れを追いながら体験し、岩石研究の世界に少し足を踏み入れることがこの科目のおもな目的です。これに加えて、変成岩や火山岩の主な岩型の観察・記載とそれを元にした形成条件・プロセスの推定等を行ってもらいます。また、最終回に実施する成果報告会を通じて研究結果のプレゼンテーション能力を養うことも目指します。
事前・事後学習の内容 ここに記すまでもなく、授業時間以外の学修は当然であり、その内容については受講者自身が的確に判断すべきである。
授業計画

本科目で行う実験及び講義項目は下記の通りです。


1.受講生が採取した岩石(探求岩石)の観察・肉眼での記載

  授業開始日までに適当な変成岩試料を採取しておく必要があります


2.岩石の研磨薄片作成

  EPMA分析には表面をダイヤモンドで研磨した薄片を用います

  薄片作成の実習は2日間をかけ、技術職員の指導で行います

  実験室の容量の関係で、授業時間および空き時間を活用して実験を行います


3.偏光顕微鏡による観察・記載と顕微鏡写真撮影(探求岩石試料)

  顕微鏡写真の撮影は地球物質科学実験室の装置を用いて行う

  撮影した画像データは実験室(6号館117-2室)のサーバに保管


4.変成岩の肉眼と偏光顕微鏡による観察・記載(岩石標本、教員提供標本)

  飛騨変成帯産のドロマイト質マーブルを含む3種の変成岩の観察・記載・考察

  特に、ドロマイト質マーブルでは鉱物組み合わせの解析演習

  変成岩の鉱物組み合わせと対応する組成-共生図の学習

  火山岩の肉眼と偏光顕微鏡による観察・記載・考察(岩石標本、教員提供標本)


5.造岩鉱物のEPMA分析の理論的背景と注意点(講義)

  EPMA分析の理論的背景

  EPMA分析装置の仕組み

  波長分散型分光法(WDS)とエネルギー分散型分光法(EDS

  定量分析のための補正計算

  EPMA分析の実際。分析時の注意点


6.構成鉱物のEPMA分析(探求岩石試料)

     EDSモードによる標準試料を用いた定量分析

     EPMA分析は各自2回を想定

   EPMA分析箇所特定のための詳細な顕微鏡写真撮影が必要

   分析予定粒子を含む広域の顕微鏡写真を反射顕微鏡と透過顕微鏡で撮影

   期待した成果を得るためには分析試料の入念な観察と準備が必要

    本分析に入る前(炭素蒸着前)に以下の予備的な簡易分析(TM3000-EDX使用)を行う

      反射電子組成像・特性X線像・標準試料を用いないスポット定量分析

    EPMA分析の前に予備的簡易分析を含めた準備状況の確認のための個別面談を実施


7.探求岩石の考察:変成岩試料の例「Mg-Fe固溶体鉱物を用いた分配平衡の理論とその地質温度圧力計への応用」

  関連する地質温度計等を提供する文献の調査とその学習が必要

  この項目については個別面談において指導


9.岩石探求成果報告会

  PowerPointファイルによる,各自の研究成果発表

  通常の学会発表形式で実施

  発表時間15分、質疑応答5分を予定


 本科目は上記の実験項目に関して、ローテーションを組んで実施します。またスケジュールは履修者数に依存します。授業の第一回目は、科目内容の概説と実験のスケジュールを決定します。特別な理由無く第一回目を休んだ場合は履修放棄とみなします。EPMA実験に入る前とその後に2回の個別面談を、授業日以外の空き時間を利用して実施します。受講者全員による発表会は、受講者数と時間の制約から授業日以外の適当な日程を設定して行う可能性があります。


教科書 「偏光顕微鏡と岩石鉱物」黒田・諏訪著(共立出版)(定価:生協で購入できる)
参考文献 「「Earth's Materials: Minerals and Rocks」著者Gautam Sen,出版社:Prentice Hall
共立全書
「岩石学I―偏光顕微鏡と造岩鉱物―」
「岩石学II―岩石の性質と分類―」
「岩石学III―岩石の成因―」都城秋穂・久城育夫(共立出版)
「EPMA:電子プローブマイクロアナライザー」木ノ内嗣郎(技術書院)
成績評価方法 提出レポート、成果発表会、出席状況、実験状況をもとに総合的に判断します。
備考・関連URL

1.例年は定員を20名に設定していましたが、本年度は条件を満たしている履修希望者が少数であると予想されるため、定員を設定せずに履修希望者全員を受け入れることにします。

2.この科目を履修するには「岩石学」と「岩石記載法」の単位を取得していること(成績がC以上であること)が条件です。仮に登録されても後に両科目の単位未取得が判明した場合はこの科目の履修はできません。

3.探求する岩石:変成岩、火成岩(深成岩・火山岩)あるいは隕石を対象とします。探究岩石が明確でない学生は、あらかじめ科目担当教員または3年次演習の予定指導教員に相談することを勧めます。

4.探求岩石は受講生自ら採取した岩石が望ましいあらかじめ担当教員に相談の上,授業開始日までに適当な探求岩石試料を採取しておくことが望まれます。また,採取場所での産状記載,地域地質の文献研究をあらかじめ行っておいてください。採取場所が明らかで産状記載等があれば,既に所有している岩石を用いることもできます。適当な探求岩石が入手できない場合,担当教員が提供することになります。

5.全出席を前提としています。予定された実験を無断欠席した場合,その後の実験を認めないことがあります。

 

6.EPMAは大変高価で高精度の分析機器です。使用に当たっては細心の注意を払ってもらいます。


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