2014年9月25日木曜日

6_122 丸山電気石 2:トルマリン

 電気石の性質を紹介します。電気石は、名前の通りの特徴をもっています。丸山電気石は、通常の電気石からははずれた化学的な特徴をもっています。その異常さが、丸山電気石の起源と結びついているようです。

 今回発見された丸山電気石は、電気石(Tourmalin、トルマリンと呼ばれることもあります)の一種です。トルマリンは、宝石としても利用されていて、10月の誕生石になされています。電気石には、多様な色があるので、かつては色が違うものは別の鉱物だと考えられ、それぞれに名前がつけられていたこともありました。宝石名として今も残っているものもあります。
 そもそも電気石とは変わった名称ですが、実は、その名の通り電気を起こすことができる鉱物なのです。電気石は、温度変化があると、結晶の表面に電気が集まります(表面電荷の分極といいます)。このような性質を、焦電効果といいます。電気石は焦電効果を起こすことから命名されました。
 焦電効果をもっている物質の多くは、圧力をかけても電気が発生(圧電効果)することがあります。電気石もその性質をもっています。このような性質は電気石だけでなく、石英やトパーズ(黄玉)も持っています。ライターやガスコンロの電子着火などで利用されています。
 電気石は、ホウ酸とアルミニウムを含む珪酸塩で、陽イオンとしてアルミニウムの他に鉄とナトリウムを含んでいます。ちなみに典型的な鉱物の化学式(構造式といいます)を示すと、
 NaFe3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4
となります。うんざりするような式ですね。
 鉄がマグネシウムに、ナトリウムがカルシウムやリチウムに置き換わった種類の違う電気石もあることが知られていました。元素の交換は、価数が一致しなければならないので、いくつかの元素が一緒になって交換(置換といいます)することもあります。構造式の意味がわかってくれば、それなりの仕組みがあり、元素の置換なども理解できます。ここではややこしいからいいでしょう。
 電気石のグループは、他にもいろいろなところで見つかりますが、花崗岩のマグマが主な起源となります。花崗岩は、大陸の地殻を構成している主要な岩石なので、軽い元素(周期律表の上の方)や、金属やマントルの岩石に入りにくい元素(周期律表の左の方)を含む鉱物が多くなっています。花崗岩は軽い元素からできているため、密度も小さく、地球表層にあるのです。電気石もそのような鉱物の仲間です。つまり、花崗岩や電気石は、大陸地殻の形成の一貫として考える必要があるということです。
 今回見つかった丸山電気石は、通常の電気石とは違いカリウムを含むという特徴があります。アルカリ金属として、電気石にはナトリウムやリチウムが入っているのですが、カリウムが入るのは知られていませんでした。それが今回の発見となりました。ちなみに構造式は、
 KMgAl2Al5Mg(BO3)3Si6O18(OH)3O
となっています。
 カリウムは、リチュウムやナトリウムと同じ電荷数なので、化学的には似た挙動をします。しかし、カリウムは、リチュウムやナトリウムと比べてイオン半径が大きく、同じ場所に入りにくい元素となります。それでも強引に入り込むには、結晶構造が緩やかであるが、圧力がかかった場で強引に入ったになります。今回の丸山電気石は、後者の理由でした。詳細は次回にしましょう。

・正式表記・
このエッセイでは、新鉱物を丸山電気石と表記しています。
しかし、鉱物の和名について、日本鉱物学会では
1955年から、石と鉱以外は片仮名で書くことにしています。
石は非金属光沢を持つ鉱物に、
鉱は金属光沢を持つ鉱物に用いるとしました。
現実は、書かれることが多くなっています。
漢字には、それなりの由来が示されており、
パッと見て意味がつかみやすいからです。
私も古くからの漢字で示された鉱物名が
味があっていいと思います。

・心も持ちよう・
8月から9月にかけて、
毎週のように
どこかに出かけています。
私は野外調査なら、すきで行なっていることなので
体力的に辛らくでも
精神的には解放されるので苦にはなりません。
ところが、校務でいくとなると、
それなりにこなすべき業務もあるので、
なかなか精神的にも疲れます。
そこに体力的な疲労もクワクワるとなかなかきつくなります。
まあ、精神的なものは心の持ちようで
なんとかなるのでしょう。
ですから、気持ちを切り替えたて出かけたいのですが、
そうもいかないのが、問題でもあります。