鉱物

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鹿児島　開聞岳　開聞岳（標高924m）は今から１万年ほど前の成層火山。　鹿児島湾に入港する船舶にとって格好の位置目標となるため，「海門の山」として崇められたそうです。（三省堂「日本山名事典」2004.5.1）		早池峰山　蛇紋岩とナンブトラノオ　花巻市大迫町の東北東20kmに，鶏頭山－中岳－早池峰山の早池峰連山がある。東西20数km,南北3～4kmの超塩基性岩体からなり，塩基性土壌を好む高山植物が生息する。		松島　　　松島は沈降海岸。低山の頂部が島として残存した。ここを訪れた芭蕉は，俳句を詠もうにもあまりの美しさに言葉を失った。松島や　ああ松島や　松島や		秋田　駒ヶ岳　1890年代から火山活動が40年前後の時間間隔行われている。最近では1970年夏に火山活動が行われた。

No.６　鉱物

　地球上には３５００種の鉱物が存在すると言われています。しかし，高等学校地学で取り上げられる鉱物は２０種（３５００種の0.6%）を越えません。比較するのはナンセンスですが，東大・京大の二次の英語に備えるには６０００語の英単語をクリアしていなければならないとか。受験生は大変です。

パキスタン産岩塩　NaCl

　さて，鉱物とは一体なんでしょう。教科書（数研出版）によれば鉱物は「一般に固体で，構成原子（イオン）が規則正しく配列して，結晶を作っている」と説明しています。鉱物の説明に「結晶」と言う言葉が出てきました。鉱物，結晶についてミクロの世界に飛び込んで勉強しましょう。

　物質は原子，イオンの集合であることはよろしいでしょうか。物質の内部で原子，イオンの集合の仕方は２とおり考えられます。すなわち，
①不規則で乱雑な配列か，
②規則的な配列の２とおりです。
　たとえば，高校の昼休み時間，生徒のみなさんは席を移動して仲良しグループごとに昼食をとっています。決まった席に整然と座っていない「不規則で乱雑」な配列です。
　一方，授業中は座席が決まっていて，決まった席に生徒のみなさんは座っています。つまり，「規則的」な配列です。前者の状態を「非晶質」（結晶に非ざる物質），後者を「結晶」と理解しましょう。

　さて，ガラスは「非晶質」，「結晶」のどちらでしょう？実は「非晶質」です。ガラスの内部では，Si（ケイ素）,Na（ナトリウム）,Ca（カルシウム）,B（ホウ素）,O（酸素）の原子が「不規則で乱雑」な配列をしていて結晶ではありません。
　「結晶」は英語でクリスタル（crystal　ギリシャ語の"Krustallus"（氷、透き通る水）。）。
「クリスタルグラス」という言葉を聞いたことはありませんか？「結晶質的非晶質」。相反する意味を持つ言葉を１つに合体し，新しい言葉＝物質名としているわけです。
　「プラス的マイナス（あるいはその反対）」，「黒字的赤字（あるいはその反対）」・・・。

①「SiO４四面体」

　地球を構成する物質のページで，地球をならしたときの地殻の化学組成の多い順に，O，Si，AL・・・・であることを学びました。
　地殻を構成する化学組成にO，Siが多いのは，岩石を構成する多くの鉱物がその内部にO，Siを含んでいるためです。このような酸素，ケイ素を含む鉱物を「ケイ酸塩鉱物」として分類します。
　そしてO，Siは鉱物の内部でお互いに無関係に存在するのではなく，Siが１個に対してOが４個結びついた「SiO４四面体」として鉱物の基本骨格となっていることが分かりました。

②「カンラン石」　　SiO４四面体単独型の鉱物

　「SiO４四面体」を基本とし，「SiO４四面体」が様々なつながりをしながら沢山の種類の鉱物が形成されます。
　もっとも単純な，「SiO４四面体」が単独型の鉱物は「カンラン石」です。
　「SiO４四面体」を真上から見ると右下の図になります。

　ところで，「SiO４四面体」をイオンカードで表すと，「SiO４」４－ですから，４つの「谷（下の図，赤の印）」を持つことになります。
　一方，マグネシウムイオンは２価の陽イオンですから，Mgイオン１個をイオンカードで表すと，２つの「山（下の図，黄の印）」をもつイオンカードになります。
　物質が出来るには，プラス，マイナス過不足なく結合すれば良いので，下の図のように
１枚の「SiO４」４－カードには，２枚のMg２＋カードがぴったり結合します。
　このようにして，マグネシウムカンラン石　Mg２SiO４が出来ることになります。

　マグネシウムイオンと鉄イオンは，電荷が同じでイオンの大きさもほぼ等しいので，お互いに任意の割合で取って代わることが出来ます。

固溶体（こようたい　solid solution）
　２種類以上の鉱物が，あたかも液体の混合のように均質に混じり合って出来ている鉱物。殆どの鉱物は固溶体です。
　勿論，固溶体ではない鉱物もあります。石英（SiO_２），ダイヤモンド（C），多形（同質異像）の藍晶石－珪線石－紅柱石（Al_２SiO_５）は固溶体ではありません。

　
　

　カンラン石の内部では，下図の水色の○の位置をMg^２+，Fe^２+イオンが占めて様々な組成を持つカンラン石が形成されます。

　

　

巨晶水晶（石英）（ペグマタイト鉱物）

　マグマの結晶分化作用の進行に伴い、マグマはSiO2成分に　rich　になるとともに水蒸気、二

酸化炭素、硫化水素などガス物質も富むようになる。ガス部質は失われ、徐冷されながら石英、

斜長石、雲母などが大きい結晶として形成されたものがペグマタイト鉱物といわれる。これには、

ウラン、トリウムなど放射性元素を伴う場合がある。
　
　写真は紫水晶の巨晶。全体が621kg。写真に向かって左下にハンマーが逆さに立てかけられ

てあります。

　柄の長さは約40cm程度。いかに単結晶の水晶の大きさが大きいかが分かると思います。

　産地はスイスのTiefengletscher.Uri.1868年。スイスのMuseum De Geneve で購入の絵はが

きによります。

モースの硬度計（鉱物の硬度）

　ドイツの鉱物学者モース（Mohs 1812年）が、相対的な鉱物の硬さとして提案した10種類の

鉱物。

　ヒトの指の爪の硬度は2～3、ガラスは5～6、ナイフは6。最近では見ることが出来なくなった

「ガラスカッター」。この先端にはダイヤモンド（天然？人工？）が埋め込まれていて、ガラスに

傷を付け、「切る」というより「割る」ことにより窓枠に板ガラスをはめ込んでいた。

硬度	1	２	３	４	５
鉱物	滑石	石膏	方解石	蛍石	燐灰石
	写真はありません	（産地：モロッコ）	（産地：滋賀県多賀町）	（産地：大韓民国）	写真はありません
硬度	６	７	８	９	１０
鉱物	正長石	石英	トパーズ	コランダム	ダイヤモンド
	写真はありません	（産地：山梨県乙女鉱山）	（産地：滋賀県大津市）	（産地：タンザニア）化学式はAl2O3 チタン、鉄、クロームなどわずかに含まれることにより青色のコランダムはサファイア、赤色のコランダムはルビー、宝石の取り扱いとなる。	（産地：南アフリカ）

おことわり。鉱物の写真は、国立科学博物館（東京・上野の展示によります。

No.６　鉱物の説明に係る受験英単語

serpent （蛇）、serpentine（蛇紋岩）,lose（失う、lose-lost-lost） ,activity（活動）,present（存在する）,irregular（不規則的）

,regularly（規則的）,crystal（結晶）,non-crystal（非結晶）,comprehend（理解する＝understand）,homogeneous（均質な）

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