平成13年度日本鉱物学会学会賞受賞者

松井 正典 氏

姫路工業大学理学部

 1949年2月兵庫県に生まれる。1971年3月関西学院大学理学部化学科を卒業、同年4月大阪市立大学大学院理学研究科化学専攻修士課程、1973年同博士課程に進学。1974年4月金沢医科大学化学教室助手に採用され、1976年4月同講師に昇任。関西学院大学理学部、金沢医科大学を通じて渡辺得之助教授の指導を受けた。1991年11月九州大学理学部地球惑星科学科助教授、さらに2001年4月姫路工業大学理学部教授となり、現在に至る。この間、1982〜1983年アメリカ・オークリッジ国立研究所化学研究員、1990〜1991年イギリス・ロンドン大学・地球科学(University College London) Royal Society Guest Research Fellow、岡山大学地球内部研究センター及び東京大学物性研究所各客員助教授、名古屋大学理学部、北海道大学大学院理学研究科、東北大学大学院理学研究科、愛媛大学理学部、及び高知大学教育学部各非常勤講師を併任した。

受賞題目:「鉱物の構造と高温高圧物性の計算機シミュレーションに関する研究」

業績

 松井正典氏の研究テーマは、地球内部の物理的性質(温度分布、対流など)及び化学的性質(化学・鉱物組成分布)の解明である。そのために、種々の地球内部構成鉱物についての、高温高圧下における構造と物性を、ミクロな原子間相互作用に基づく計算機シミュレーションを用いて求めてきた。主要な業績は以下の通りである。
1)計算機シミュレーションの手法の開発
自由エネルギーのプランク定数に関するWigner-Kirkwood展開を用いて、圧力や熱膨張率、比熱等の熱力学的性質に量子補正を行う一般的手法を開発するとともに、この量子補正項を加えることにより、分子動力学(MD)シミュレーションが高温のみならず、中・低温領域の構造・物性計算にも精度良く適用できることを示した。また、酸素のような分極率の大きなイオンを含む結晶では、二体中心力に加えて、多体相互作用の重要性が指摘されている。多体相互作用として、酸素イオンの大きさが結晶場の影響を受けて、等方的に変化するbreathing shell model(BSM)に注目し、BSMを用いたMDシミュレーションの手法を開発した。
2)高精度な原子間ポテンシャルモデルの導出
CaO-MgO-Al2O3-SiO2系結晶・融体は、地殻・マントルの基本構成物質である。この重要な系に属する任意の組成の結晶と融体の両者に適用できる汎用的な原子間ポテンシャルモデルを導出した。また、MgSiO3系、Mg2SiO4系、鉄等については、結晶内の多体相互作用を含んだ高精度なポテンシャルモデルを求めることに成功した。更に、常温常圧から、温度3000 K、圧力100GPaに至る広範な温度圧力領域に適用できるMgOの高精度な圧力スケールを提出した。
3)計算機シミュレーションの地球内部物質・地球内部構造への適用
常温常圧から地球深部を想定した高温超高圧に至る種々の温度・圧力条件下で、各種地球内部物質(実在及び仮想を含む)の構造、エネルギー的安定性、P及びS地震波速度、熱膨張、拡散係数、熱容量等の物性を、原子間相互作用に基づく計算機シミュレーションを用いて高精度で再現、あるいは信頼できる精度で予測した。更に、このようにして得られた精密なシミュレーション値を、地球内部物質についての既存の構造・物性データ、地球内部についての地磁気や地震波等からの観測データと比較検討することにより、地球内部の鉱物組成、温度、地震波不連続面についての重要なデータを提出した。

主要論文:
1. M. Matsui: Molecular dynamics study of MgSiO3 perovskite. Phys. Chem. Minerals, 16, 234-238(1988).
2. M. Matsui: Molecular dynamics study of the structural and thermodynamic properties of MgO crystal with quantum correction. J. Chem. Phys., 91, 489-494 (1989).
3. M. Matsui & G. D. Price: Simulation of the pre-melting behaviour of MgSiO3 perovskite at high pressures and temperatures. Nature, 351, 735- 737 (1991).
4. M. Matsui: Molecular dynamics simulation of structures, bulk moduli, and volume thermal expansivities of silicate liquids in the system CaO-MgO-Al2O3-SiO2, Geophys. Res. Lett., 23,395-398(1996).
5. M. Matsui: Breathing shell model in molecular dynamics simulation: Application to MgO and CaO, J. Chem. Phys., 108, 3304-3309 (1998).
6. M. Matsui, S. C. Parker and M. Leslie: The MD simulation of the equation of state of MgO: Application as a pressure calibration standard at high temperature and high pressure, Am. Mineral.,85,312-316 (2000).

平成13年度日本鉱物学会学会賞受賞者

松原 聰 氏

国立科学博物館地学研究部
1946年11月愛知県に生まれる。1969年3月京都大学理学部地質学鉱物学科を卒業。同年4月京都大学大学院理学研究科地質学鉱物学専攻修士課程に進学。上田健夫助教授の指導のもと、1971年3月に修士課程を修了。さらに同年4月博士課程に進学。同年6月博士課程を中退し、国立科学博物館地学研究部研究官に採用された。1984年、東京大学より理学博士の学位を授与された。1985年4月主任研究官に昇進。この間、マダガスカルおよびタスマニアへ学術調査、第24次南極観測隊に参加、文部省在外研究員として主にロイヤル・オンタリオ博物館に滞在した。1995年地学第二研究室長となり、現在に至る。

受賞題目: 「ストロンチウム・バリウム鉱物およびマンガン鉱物の記載鉱物学的研究」

業績
  松原聰氏の研究テーマは、鉱物を固体地球構成物質としての基本的な単位として認識し、厳密な記載を通してそれらの集合体である岩石、さらに地質全体にわたる形成プロセス、特に特定元素の濃集メカニズムを考えることである。また新しい天然無機化合物としての新鉱物の発見は、上記のテーマをすすめていく過程での成果でもあるが、それ自体記載鉱物学上の世界的な競争として松原氏が積極的に参加してきた。氏の主な業績は下記のようにまとめられる。
1)鉱物記載。
 松原氏は、古典的なデータのみならずできるだけ結晶構造をも含めた記載が望ましいとの考えに基づいて、これまでに日本産鉱物の約120種類、外国産鉱物の8種類を記載している。日本産鉱物のうち、半数近くが新産鉱物ないし新鉱物である。これらの鉱物は、(A)マンガン鉱物群(主成分にマンガンを含まないが、マンガン鉱床に伴うものを含める)、(B)ヒ酸塩・燐酸塩鉱物・バナジン酸塩鉱物群、(C)ストロンチウム・バリウム珪酸塩鉱物群、の三つに大別できる。(A)のものとしては、変成マンガン鉱床の構成鉱物が主成分として有する、リチウム、ベリリウム、硼素、バナジウム、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ヒ素などの元素の挙動の解明に貢献した。(B)のものでは、地球表層環境でどのような酸素酸塩鉱物群が生成されているのかを知ることは重要なテーマであり、生成種と生成環境の解明に貢献してきた。(C)は世界的に例の少ない鉱物群で、この分野の鉱物学にとって重要なデータを発表している。結晶構造では、斜方エリクソン石の解析と、その単斜型との格子オーダーでの双晶関係の解明ならびに5配位を持つ鉄の発見、長島石での新しい硼珪酸塩ラジカルの発見、ローメ石の精密な構造の解明などが挙げられる。
2)新鉱物に関する研究。
 現在までに18種の記載にかかわっているが、磐城鉱、長島石、岡山石、多摩石、パラ輝砒鉱などでは、松原氏が研究の中心となり記載をおこなった。磐城鉱は、3価のマンガンを含むためヤーンテラー効果によって低対称化したスピネルである。実験では準安定相としてしか現れないとされているが、変成作用によって生成した安定な鉱物として出現している。長島石は、最初タラメリ石のバナジウム置換体として考えられていたが、化学分析と構造解析によって硼素や塩素が主成分として存在していることが明らかになった。原記載のタラメリ石はその後の再検討で、長島石と同様に硼素や塩素が主成分として含まれていることが確認された。岡山石は、ゲーレン石のアルミニウムがほぼ完全に硼素で置換されたスカルン鉱物で、合成はされていたものの、天然に存在することが世界的な注目を浴びた。パラ輝砒鉱は、第4番目のヒ素の同素体で、まだ合成されていない相である。このような単純な組成の鉱物が20世紀末に発見されることは自然の奥深さを再認識させるとともに、鉱物記載の重要性を示している。
3)以上の研究業績以外にも、松原氏はIMA(International Mineralogical Association)のCommission on New Minerals and Mineral Namesの日本代表委員を1995年から勤め、新鉱物鉱物名国内委員会の協力を得ながら、現在までに多数の新鉱物の提案を検討し、この分野における国際的貢献を果たしている。また松原氏は博物館に勤務するという立場から、多くの展示会の開催、指導、出版物の執筆、監修など、鉱物学を社会に普及することにも貢献している。

主要論文
1. S. Matsubara, A. Kato & K. Nagashima (1979) Iwakiite, Mn2+(Fe3+,Mn3+)2O4, a new tetragonal spinelloid mineral from the Gozaisho mine, Fukushima Prefecture, Japan. Mineralogical Journal, 9,383-391
2. S. Matsubara (1980) The crystal structure of orthoericssonite. Mineralogical Journal, 10,107-121 
3. S. Matsubara & A. Kato (1980) Nagashimalite, Ba(V,Ti)4[(O,OH)2|Cl|Si8B2O27], a new mineral from the Mogurazawa mine, Gumma Prefecture, Japan. Mineralogical Journal, 10, 122-130
4. S. Matsubara (1980) The crystal structure of nagashimalite, Ba(V,Ti)4[(O,OH)2|Cl|Si8B2O27]. Mineralogical Journal, 10, 131-142
5. S. Matsubara (1985) The mineralogical implication of barium and strontium silicates. Bull.Natn.Sci. Mus., Tokyo, Ser. C, 11, 37-95  
6. S. Matsubara, R. Miyawaki, A. Kato, K. Yokoyama and A. Okamoto (1998) Okayamalite,Ca2B2SiO7, a new mineral, boron analogue of gehlenite. Mineralogical Magazine, 62, 703-706

平成13年度日本鉱物学会賞選考委員会
赤井純治、赤荻正樹(委員長)、大谷栄治(副委員長)、田賀井篤平、田崎和江、月村勝宏、中牟田義博、渡辺隆、山中高光