Geology

一般的な岩石形成鉱物を見分け、分類する。

固体地球は鉱物でできた岩石でできています。 岩石を理解するためには、鉱物とその識別方法について熟知しておく必要があります。 この成果は、鉱物の識別に使用される用語を理解するために必要な背景を提供します。

このセクションでは、鉱物について紹介します。 地質学者が鉱物を識別し分類するために使用するさまざまな技術を学びます。

鉱物の物理的特性

鉱物とは何か

黒曜石と石炭以外のすべての岩石は鉱物でできています。 (黒曜石はガラスでできた火山岩で、石炭は有機炭素でできています）。 ほとんどの岩石は、その岩石の種類に特徴的な複数の鉱物が混在しています。

鉱物は、自然界に存在する、明確な化学組成と結晶格子構造を持つ無機固体である。 地球上の何千もの鉱物が確認されているが、地殻の体積の大部分を占めるのは、斜長石、石英、斜長石、角閃石、輝石、カンラン石、方解石、黒雲母、ガーネット、粘土のわずか10種類の鉱物である。

鉱物の化学式（化学元素の種類と割合）と結晶格子（原子の並び方や結合の仕方などの幾何学的形状）が、鉱物の物理的性質を決めています。 まず、鉱物の物理的性質とその見分け方について熟知する必要があります。

鉱物はその物理的特性によって識別することができます。 鉱物の物理的特性は、その化学組成と結合に関連しています。 鉱物の硬度のようないくつかの特性は、鉱物の識別のために、より有用である。 色は容易に観察でき、確かに明白ですが、他の物理的特性よりも信頼性が低いのが普通です。

How are Minerals Identified?

鉱物学者は、鉱物を研究する科学者です。 鉱物学者がやらなければならないことのひとつは、鉱物を同定し、分類することです。 鉱物学者は、いくつかの鉱物を識別するために強力な顕微鏡を使用するかもしれませんが、ほとんどは物理的な特性を使用して認識することができます。 その鉱物の色は何色でしょうか。 その形は？ 個々の結晶は光沢がありますか、それともくすんでいますか？

色・筋・光沢

ダイヤモンドは、光の反射の仕方でとてもキラキラするので、人気のある宝石です。 ターコイズは、緑がかった青色が印象的で、珍重されています。

色

色はしばしば有用であるが、当てにしてはならない。 異なる鉱物が同じ色であることもある。 図2に見られるように、本物の金は図1の黄鉄鉱と非常によく似た色をしています。

さらに、一部の鉱物はさまざまな色をしています。 たとえば石英は、透明、白、灰色、茶色、黄色、ピンク、赤、オレンジなどの色がある。 そのため、色で判断することもできますが、色を判断材料にするのはやめましょう。 図3は、無色の石英と紫色の石英のサンプルです。 ごく微量の鉄が石英を紫色にしている。

Luster

Luster とは、鉱物の表面で光が反射する様子を表したもので、アメジストと呼ばれる紫水晶と透明な水晶は、色は違っても同じ鉱物である。 鉱物学者たちは、光沢を表現する特別な用語を持っています。 鉱物の光沢は、金属か非金属かによって分類されます。 黄鉄鉱のように不透明で光沢のある鉱物は、金属光沢を持つ。

光沢は、鉱物の表面が光をどのように反射するかということです。 色とは違うので、色と区別することが重要である。 たとえば、「シャイニーイエロー」と表現される鉱物は、光沢（シャイニー）と色（イエロー）という異なる物性で表現されている。 光沢の標準的な呼び方には、メタリック、ガラス質、真珠光沢、シルキー、グレイシー、ダルなどがある。 まず、その鉱物が金属光沢を持つかどうかを判断することが有効であることが多い。 金属光沢とは、磨き上げられた金属のような輝きを意味する。 例えば、クロム、鉄、チタン、銅、真鍮などをきれいに磨くと金属光沢を示すが、他の多くの鉱物も金属光沢を示す。 非金属光沢のうち、最も一般的なのはガラス質で、鉱物の表面がガラスのように光を反射することを意味する。 真珠光沢は、長石を見分ける上で重要なもので、最も一般的な鉱物である。 真珠光沢とは、真珠が光を反射するのと同じように、反射した光に微妙な虹色や色遊びがあることを意味します。 シルキーは、シルクのような光沢で光を反射することを意味します。 脂性光沢とは、ベーコンの脂が固まったような光沢のこと。 鈍い光沢を持つ鉱物は、光をほとんど反射しません。 光沢の見分け方は、少し練習が必要です。

非金属の光沢の種類は表1の通りです。

表1. 非金属光沢の6つのタイプ。
光沢	外観
アダマンティン	スパークリー
アーシー	ドゥル, 粘土質
真珠質
樹脂質	樹脂のようなもの。 木の樹液など
シルキー	長い繊維で柔らかい感じ
ガラス質

図4の鉱物は表1の正しい光沢と一致させることができるか。

Streak

筋は鉱物の粉末の色である。 ストリークは色よりも信頼できる性質である。 同じ色の鉱物でも、ストリークの色が違うことがあります。

ストリークの確認は、素焼きの磁器板で鉱物をこすってみる（図5）。

比重

密度とは、ある空間の中にどれだけの物質があるかを表すもので、密度＝質量／体積となります。 物体が占める空間の大きさは、その体積で表される。 物体の密度は、その質量と体積に依存する。

物質の比重は、その密度を水と比較したものです。

硬度

鉱物の表面を削ったり穴をあけたりしたときの抵抗力のことで、より密度が高い物質ほど、比重が大きい。 専門的な道具を使わず、手で採取する場合、鉱物の硬度はモース硬度で規定されます。 モース硬度スケールは、最も柔らかいタルク（モース硬度1）から最も硬いダイヤモンド（モース硬度10）までの10種類の鉱物を基準としています。 相対的、または非線形的なスケールです。 硬度2.5は、石膏（モース硬度2）より硬く、方解石（モース硬度3）より軟らかいことを意味します。 2つの鉱物の硬さを比較するには、どちらの鉱物がもう一方の鉱物の表面に傷をつけるかを見ます。

2.硬度モース硬度(High Hardness Scale)

5から5.5-ステンレス鋼

6～6.0。5-硬質スチール製ヤスリ

クォーツ

トパーズ

9

表2. モース硬度計
硬度	Index Minerals	Common Objects
1	talc
2	gypsum
2	モース硬度(Hardness Scale)	2モース硬度(Hardness Scale)5-フィンガーネイル
3	カルサイト	3.5-純銅
4	蛍石
5.5～6- ガラス
6	アパタイト
7
8
コランダム
10	ダイヤモンド

モース尺度で測る。 誰でも未知の鉱物の硬さを調べることができます。 未知の鉱物を手に入れたとします。 蛍石や長石には傷がつくが、アパタイトには傷がつくことがわかったとします。 そうすると、その鉱物の硬度は5から6の間であることがわかります。

へき開と破壊

鉱物を壊すと、その化学結合が切断されます。 結合の中には他の結合より弱いものがあるので、鉱物の種類によって、原子間の結合が弱いところが壊れやすいのです。

開裂

開裂とは、鉱物が特定の面に沿って壊れて、滑らかな表面を作る傾向のことである。 ハライトはナトリウムと塩素の層の間で割れて、表面が滑らかな立方体を形成します（図6）。

自然に完全に平らな面に割れる鉱物は、劈開性を示しています。 すべての鉱物に劈開があるわけではない。 劈開は結晶格子の弱さの方向を示すものである。 劈開の表面は、まるで磨かれたように、滑らかに、そして均一に光を反射することで見分けることができます。 鉱物の劈開性は、劈開の数と、劈開が2つ以上ある場合は劈開の間の角度で表現される。 劈開数とは、その鉱物が劈開する方向とその数である。 ある鉱物が互いに平行な100の劈開面を示すことがある。 これらはすべて同じ方向に向いているため、1つの劈開を表している。 劈開の数は1,2,3,4,6個が考えられる。

鉱物の劈開を見るには、鉱物を強い光の下にかざし、動かして、さらに動かして、異なる面がどのように光を反射するかを見ること。

雲母は一方向に劈開があり、シート状になっている（図7）。 雲母のシート。

鉱物は多角形に劈開することができる。 蛍石は八面体を形成します（図8）。

宝石が美しい理由の一つは、劈開面が滑らかな面で魅力的な結晶形状を作るからです。

割れ

割れとは、劈開面に沿っていない鉱物の切れ目です。 破砕は鉱物の構造によって決まるものではないので、同じ鉱物でも必ずしも同じではありません。

鉱物には特徴的な破砕があります（図9）。 金属は通常ギザギザに破砕される。 鉱物が木のように割れる場合は、繊維状になっていることがある。 石英のように、破断したときに滑らかな曲面を形成する鉱物もある

すべての鉱物は破砕をする。 破砕とは劈開方向ではない方向で起こる破損のことです。 石英のように劈開を全く持たない鉱物もある。 劈開のない鉱物をハンマーで割ると、あらゆる方向に破砕する。 水晶は、コンコイド（円錐）割れを示すと言われています。 コンコイド割れとは、厚いガラスの割れ方で、割れた面に同心円状の曲線の隆起があることです。 しかし、水晶の中には、欠点が多く、コンコイドフラクチャーではなく、単に不規則な割れ方をするものがあります。 不規則亀裂とは、他の亀裂の性質を全く示さない亀裂の標準的な呼び方である。 地質学の入門では、ほとんどの鉱物が示す不規則亀裂と、石英に見られるコンコイド亀裂を覚えておくとよいでしょう。

結晶の形

すべての鉱物は結晶ですが、その結晶の形、結晶形態を示す機会のあるものはごく一部です。 地質学の入門実験では、多くの鉱物がその結晶の形を見せません。 鉱物が成長する過程で空間があれば、鉱物内部の結晶格子の形状を反映した天然の結晶を形成することがあります。 結晶の形は、その結晶格子の対称性に沿っている。 例えば、水晶は六面体の結晶を形成し、結晶格子の六角形の対称性を示しています。 ここで忘れてはならないのは、2つの複雑な要因だ。 (1）鉱物が成長するとき、必ずしもきれいな結晶を形成するとは限らないこと、2）結晶面は劈開面とは異なること。 結晶面は、鉱物の成長過程で形成されます。

その他の識別特性

少数の鉱物、あるいは単一の鉱物だけを区別するのに役立つ特性もあります。 たとえば、方解石は弱い塩酸（5％HCl）に対して発泡する性質があります。 カルサイトは、塩酸の水溶液に溶かされ、炭酸ガスが発生することによって発泡するのです。 カルサイトは、塩酸との反応を試さなくても、その硬度、光沢、劈開性などで容易に識別できる。 これは、小さな磁石がその鉱物に反応するかどうかで調べることができる。 強い磁性を持つ鉱物の代表格は磁鉄鉱という鉱物です。 斜長石の一部の試料に見られる特殊な性質として、劈開面に条痕を示す傾向がある。 縞模様は完全にまっすぐな細い平行線である。 斜長石劈開面の条痕を見るには拡大が必要な場合がある。

このほかにも、鉱物によって特殊な性質があり、その一部を表3に示した。 この章でかなり説明されている鉱物を瞬時に識別できるようなユニークな性質を挙げることができますか？ (ヒント：あなたの食卓にある可能性が高いです。)

磁性

表3． 鉱物の中には、識別に利用できる珍しい性質を持つものがあります。
性質	説明	鉱物の例
蛍光	紫外線で光る鉱物	蛍光灯
鉱物が磁石に引き寄せられる	マグネタイト
放射能	鉱物が放つ放射線（ガイガーカウンターで測定）	ウラナイト
反応性	鉱物を弱酸にさらすと泡ができる	方解石
臭い	鉱物によっては独特の臭いがある	硫黄（臭いのあるもの 1380>
Taste	Some minerals taste salty	Halite

Classifying Minerals

Minerals are classified by its chemical properties. 固有元素クラスを除き、鉱物を分類する化学的根拠は、通常、鉱物の化学式の末尾に現れる負電荷のイオン、アニオンである。 例えば、硫化物はS2-というスフールイオンが基になっています。 例えば、パイライト（FeS2）は、硫化鉱物の一種です。 また、炭酸イオンの(CO3)2-など、陰イオンが多原子の鉱物もある。 主な鉱物のクラスは以下の通りです。

• ケイ酸塩
• 硫化物
• 炭酸塩
• 酸化物
• ハライド
• 硫酸塩
• リン酸塩
• 天然元素

ケイ酸塩

多原子の陰イオンからなるもの。 (SiO4)4-で、四面体の形状をしている。 地殻やマントルに含まれる鉱物のほとんどは珪酸塩鉱物である。 すべてのケイ酸塩鉱物は、ケイ素と酸素の四面体(SiO4)4-が異なる結合配置で構築されており、異なる結晶格子を形成している。

• 島状ケイ酸塩とも呼ばれるネソケイ酸塩では、ケイ酸四面体が互いに分離し、ケイ酸以外の原子に完全に結合している。
• エピドートのようなソロケイ酸塩またはペアケイ酸塩では、ケイ酸塩四面体はペアで結合している。
• リングケイ酸塩とも呼ばれるシクロケイ酸塩では、ケイ酸塩四面体はリングで結合している。 ベリルやエメラルドはリングケイ酸塩です。
• フィロケイ酸塩またはシートケイ酸塩は、四面体が3つの角で結合して平らなシートを形成しています。 黒雲母はシート状ケイ酸塩である。
• 単鎖状イノケイ酸塩では、ケイ酸塩の四面体は一本の鎖で結合されている。
• 二重鎖イノケイ酸塩では、珪酸塩の四面体は二重鎖で結合しています。
• テクトケイ酸塩（フレームワークケイ酸塩としても知られる）では、ケイ酸塩四面体のすべての角が他のケイ酸塩四面体の角に結合し、あらゆる方向にケイ酸塩四面体の完全なフレームワークを形成しています。 802>

硫化物

硫化物イオンS2-を主成分とし、地殻に最も多い長石と石英は、ともに枠組み珪酸塩である。 例えば、黄鉄鉱（FeS2）、ガレナ（PbS）、閃亜鉛鉱（ZnS、純亜鉛の形）などがあります。

炭酸塩

これらは炭酸イオン(CO3)2-をベースとしている。 方解石（CaCO3）やドロマイト（CaMg(CO3)2）は炭酸塩鉱物である。

酸化物

酸素陰イオン(O2-)を主成分とするものである。 ヘマタイト（Fe2O3）、マグネタイト（Fe3O4）などの酸化鉄、パイロリュサイト（MgO）などがある。

ハライド

サルフェート

多核硫酸イオン、（SO4）2-をアニオンとしているものである。

リン酸塩

多原子のリン酸イオン(PO4)3-を陰イオンとするものである。 歯を硬くするフルオラパタイト（Ca5(PO4)3F）はリン酸塩鉱物です。

元素

単一の元素だけでできているものです。 金（Au）、自生銅（Cu）、炭素でできているダイヤモンドやグラファイトなどは、すべて自生元素鉱物である。 ここで、鉱物とは天然に存在するものと定義する。

鉱物の分類表

表1～3では、硬度をモース硬度で表しています。 表を読み進めると、鉱物の画像をクリックして拡大写真を見ることができます。

無色

直角に2面

2面直角

直角に2面

4面体蛍石

3つの平面で 奇数角

。

表1. 非金属の光沢-光色
典型的な色	硬度	開口/破壊	鉱物名	鉱物の写真
7	コンコディアル・フラクチャー	クォーツ
変動	7	コンコディアル・フラクチャー	カルセドニー（チャート。 その他)
ピンクまたは白	5-6	斜方晶石 (長石）
白	5-6	Na-斜長石
白～灰	5-6	Ca-…斜長石（長石）
変動	4
無色または白	3	方解石
ピンクまたは白	3	3 奇数面の平面	dolomite
無色または白	2.5-3	奇数角の3面	ハライト
colorless or white	2.5	1 面	Muscovite
colorless or white	2	直角2面	石膏
可変	1	1面	タルク
白	< 1	ムラあり (粉末になる)	カオリナイト

の順となります。

2面直角

ブラック4.5

。

表2.カオリナイト(粉末になる) 非金属光沢-暗色
典型的な色	硬度	裂開・破砕	鉱物名	Photo 鉱物
緑	5-6	不規則	オリビン
赤	5-6	5-6不規則	ガーネット
赤	3-6	不規則	メマイト
ダークグリーン	3-6	輝石
2面直角	4.5-6	奇数角の2面	角閃石（角閃石）
黒	2.5	1面	黒雲母
緑	2	1面	緑泥石

。

不規則

不規則

シャルコパイライト

表3. 金属光沢
典型的な色	硬度	開口/破壊	鉱物名	鉱物の写真
黒または濃い灰色	6	マグネタイト
黄色	6	パイライト
コッパーイエロー	4	不規則
銀	3面直角	ガレナ

鉱物の識別方法

はじめに。 照明とハンドレンズまたは拡大鏡が必要です。 ハンドレンズは倍率8倍以上の小型の二重レンズの虫眼鏡で、書店やネイチャーショップで購入できます。

鉱物の識別は、前節で説明した物理的性質をもとに行います。 鉱物を見分けるには、その鉱物をよく観察することです。 一見すると、方解石と石英は似ています。 どちらも無色透明で、ガラス質の光沢があります。 しかし、他の性質は全く違います。 石英はもっと硬く、ガラスに傷がつくほどです。 方解石は柔らかくて、ガラスに傷がつきません。 石英は鉱物の裂け目がなく、ガラスの割れ方と同じように不規則に割れます。 方解石は3つの劈開方向が90°以外の角度で交わるので、完全に平らで滑らかで光沢のある側面を持つ固い破片に割れるのです。

鉱物を同定する場合。

1. 光をどのように反射するかを見るために、見えるすべての面をよく見る
2. 硬度を調べる
3. 劈開や破砕を特定する
4. その光沢に名前を付ける
5. その鉱物を特定するために必要なその他の物理特性を調べる

この項の鉱物表で、鉱物はその光沢と色に従ってグループ化されています。 また、硬度や劈開性（へきかいせい）にも基づいて分類されています。

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