鉱物学的相律(こうぶつがくてきそうりつ)とは？意味や使い方

改訂新版　世界大百科事典「鉱物学的相律」の意味・わかりやすい解説

鉱物学的相律 (こうぶつがくてきそうりつ)
mineralogical phase rule

火成岩や変成岩中に平衡に共存することのできる相（鉱物）の最大の数は，ある決まった温度・圧力の条件下では独立成分数に等しい，という法則。〈ゴルトシュミットの鉱物学的相律〉ともいう。その基本となるのは熱力学におけるギブズの相律である。すなわちc個の独立成分からなる系では平衡に共存する相の数pと系の自由度Fの間にはF＝c－p＋2という関係がなりたつ。これを岩石に応用したものが鉱物学的相律である。ある火成岩や変成岩を考える場合，閉鎖系として扱えば温度と圧力はその岩石のおかれた外部条件により規定されるので，自由度は二つ減り，F－2＝c－pとなる。つまり，自由に変化させうる変数の数はc－p個となる。平衡であるためにはc－p≧0でなくてはならないので，ある温度・圧力の条件下では平衡に共存することのできる鉱物相の数pはc≧p，すなわちその系の成分数cと等しいかそれより少ないということになる。

　岩石を開放系として扱うことはコルジンスキーD.S.Korzhinskiiによって理論化された。成分を固定成分c_iと完全移動性成分c_mに分けて考え，完全移動性成分の化学ポテンシャルは周囲の条件により決定されると考えると，ある温度・圧力条件下ではc_i≧p，すなわち平衡に共存しうる相の数は固定成分の数をこえないということになる。この法則を用い変成岩の形成された温度や圧力を求める変成相解析の試みが，近年数多くなされている。
執筆者：永原裕子

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最新地学事典「鉱物学的相律」の解説

こうぶつがくてきそうりつ
鉱物学的相律

mineralogical phase rule

（1）D.S.Korzhinskii（1936）の化学平衡論で導入された，開いた系における平衡状態での相の数・成分数・自由度の関係式。岩石のような鉱物の集合体を扱う場合には，c：成分の数，f：自由度，c_m：完全移動性成分の数として，外的条件によって決まる変数（温度，圧力，完全移動性成分）の数の合計：2＋c_mはすでに決まっていると考えることができる。このときは自由に変化しうる変数の数はf－（2＋c_m）＝c＋2－p－（2＋c_m）＝c_f－pとなる。この変数は正または0であるので，c_f≧pということになる。つまり開いた系で，平衡に共存しうる相の数は固定性成分の数を超えないという関係が導かれる。これをKorzhinskiiの鉱物学的相律という。
（2）地殻の中の一つの閉じた系を考えたとき，系の温度と圧力はそこでは決まっているとみなすことができる。つまりf－2＝（c＋2－p）－2＝c－pとなり，この値は正または0。つまりc≧p。ある限られた変成地域内の閉じた系で平衡な岩石では，流体相を含めて共存できる鉱物種の最大数はその系の独立成分の数に等しくなる。これをGoldschmidtの鉱物学的相律という（V.M. Goldschmidt, 1911）。

執筆者：赤井純治・平島崇男

参照項目：完全移動性成分

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化学辞典第2版「鉱物学的相律」の解説

鉱物学的相律
コウブツガクテキソウリツ
mineralogical phase rule

不均一系平衡に関するもっとも一般的な法則は相律である．相律では

P ＋ F ＝ C ＋ 2
が成り立つ．ここで，Pは相の数，Fは自由度，Cは成分の数である．相律は地球化学的考察によって次のように拡張される．ある系ではPが最大になるためにはFは最小でなければならない．この状態は温度と圧力が固定したときに実現するが，マグマの晶出作用の過程を通じては保たれない．温度と圧力は広い範囲で変化するからであり，この場合，そのことからF ＝ 2となる．この状態のもとでは相律の式はP ＝ Cとなる．これがV.M. Goldschmidt(ゴルトシュミット)の鉱物学的相律といわれ，次のことを意味する．「任意の温度，圧力のn成分系では，n個以上の相は安定に共存しえない」．火成岩で化学組成は広く変化するが，鉱物組成は比較的単純であるのはこれに由来する．

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岩石学辞典「鉱物学的相律」の解説