T4[Topic] Metamorphic rocks and tectonics

11:45 AM - 12:00 PM JST(2:45 AM - 3:00 AM UTC)entryECS: Early Career Scientist

[T4-O-9] cationCalc4EPMA: Open-source tool for automatic mineral phase identification and cation calculation from EPMA dataset

*Kazuki Matsuyama^1,2, Yumiko Harigane^3,4, Yoshihiro Nakamura⁴ (1. Nagoya Univ., 2. Univ. Montpellier, CNRS, 3. TUMSAT, 4. AIST)

Keywords:

EPMA,Mineral chemistry,MATLAB

　電子プローブマイクロアナライザ（EPMA）による鉱物化学組成分析は、岩石の形成・変成・反応過程を理解する上で重要な手法である。EPMAでは化学組成が酸化物重量百分率として得られるが、岩石学的解釈のためには、これらを鉱物の化学量論に基づいてカチオン量へ換算し、構造式、Fe³⁺/Fe²⁺比、端成分比、Mg#などの指標を計算する必要がある（例えば、Deer et al., 2013）。これらの計算処理は、表計算ソフト、個人作成のプログラム/スクリプト、あるいは非公開のプログラムに依存することも多く、計算過程の透明性、再現性、長期的な保守性に課題が残されてきた。
この課題を解決するため、EPMAデータから鉱物のストイキオメトリー計算を自動で行うMATLABベースのオープンソースコード、「cationCalc4EPMA」を開発した（Matsuyama et al., 2026）。本コードは、EPMA装置から出力されたcsvまたはxlsx形式のデータを読み込み、酸化物重量百分率を鉱物ごとの化学式に基づいてカチオン量へ変換する。主要な造岩鉱物に対応しており、経験的基準に基づく鉱物相の自動判別、鉱物ごとの酸素数・カチオン数による規格化、Fe³⁺量の推定、Mg#などの岩石学的指標の計算を行うことができる。Fe³⁺推定には、鉱物種に応じて電荷バランス法やサイト配分法を用いており、輝石（Papike et al., 1974）、スピネル（Droop, 1987）、角閃石（Holland and Blundy, 1994）、緑簾石（Masumoto et al., 2014）、ザクロ石（Enami, 2012）などについて既存の手法を参照している。
cationCalc4EPMAの特徴は、単なる計算自動化にとどまらず、計算過程を明示的かつ再利用可能な形で整理している点にある。鉱物相判定の条件やカチオン計算のための化学量論的制約は、プログラム内部に固定するのではなく、編集可能な設定として管理されている。そのため、ユーザーは研究対象や分析プロトコルに応じて、既存の計算スキームを修正したり、新たな鉱物相を追加したりすることができる。また、同一試料名を持つ分析点を自動的にグループ化し、鉱物相ごとの平均組成をExcelファイルとして出力するため、個々の分析点の情報を保持しつつ、試料単位での代表組成を効率的に比較できる。これにより、かんらん岩、火成岩、変成岩など、幅広いEPMA鉱物化学データの処理に利用可能であり、既存データの再解析にも有用である。
本発表では、cationCalc4EPMAの基本構造、入力データの準備、鉱物相の自動判別、カチオン計算、Fe³⁺推定、Excel出力の流れを紹介する。また、実践的な使用上の注意点として、酸化物列の選択、Total列の扱い、鉱物相判別結果の確認、Fe³⁺推定条件の明示、平均組成の解釈について議論する。

開発したコード：cationCalc4EPMA（Matsuyama et al., 2026）
https://github.com/kgss0132/cationCalc4EPMA

引用文献：
Deer et al. (2013) An Introduction to the Rock-Forming Minerals.
Droop (1987) https://doi.org/10.1180/minmag.1987.051.361.10
Enami (2012) https://doi.org/10.2465/jmps.111216
Holland and Blundy (1994) https://doi.org/10.1007/BF00310910
Masumoto et al. (2014) https://doi.org/10.1127/0935-1221/2014/0026-2360
Matsuyama et al. (2026) https://doi.org/10.1016/j.softx.2026.102555
Papike et al. (1974) Geological Society of America Abstracts with Programs.