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アルマルコライト（/ ˌɑːrˈmɑːlkəlaɪt / ）は、化学式(Mg,Fe 2+ )Ti 2 O 5で表されるチタンを豊富に含む鉱物です。 1969年にアポロ11号ミッション中に月の静かの海基地で初めて発見され、アポロ11号の宇宙飛行士であるアームストロング、アルドリン、コリンズの3人にちなんで名付けられました。静かの海、ピロクスフェロアイトとともに、月で発見された3つの新鉱物の1つです。[ 5 ]アルマルコライトはその後、地球上のさまざまな場所で確認され、実験室で合成されています。（静かの海とピロクスフェロアイトも後に地球上のさまざまな場所で発見されました）。[ 6 ]合成には、低圧、高温、約1,000 ℃から室温までの急速冷却が必要です。アルマルコライトは1,000℃以下の温度でマグネシウムを豊富に含むイルメナイトとルチルの混合物に分解するが、冷却に伴ってその変化は遅くなる。このような急冷が必要なため、アルマルコライトは比較的希少で、通常はイルメナイトやルチルなどの他の鉱物と共生して産出される。
アーマコライトはもともと月の静かの海の静かの海基地、そしてタウルス・リトロー渓谷とデカルト高地で発見された。最も大量に採取されたのはアポロ11号と17号のミッションである。その後、地球上でも、アメリカ合衆国モンタナ州ガーフィールド郡スモーキー・ビュートで採取されたランプロアイトの岩脈と岩栓のサンプルから確認された。[ 7 ]地球上では、ドイツ（バイエルン州のネルトリンガー・リース衝突クレーター）、グリーンランド（ディスコ島）、メキシコ（サン・ルイス・ポトシ州のエル・トロ火山丘）、南アフリカ（ヤガースフォンテイン、ブルトフォンテイン、デュトイトスパンのキンバーライト鉱山）、スペイン（アルバセテ県、ムルシア州フミーリャ）、ウクライナ（プリピャチ・スウェル）、アメリカ合衆国（テキサス州ユバルデ郡のクニッパ採石場、モンタナ州ジョーダンのスモーキー・ビュート）、ジンバブエ（ムウェネジ地区）でも発見されている。[ 2 ] [ 8 ]アルマコライトは、オマーンで発見されたドファール925と960などの月隕石でも検出されている。[ 9 ]
アルマルコライトは、チタンを豊富に含む玄武岩、火山溶岩、時には花崗岩ペグマタイト、超苦鉄質岩、ランプロアイト、キンバーライト中に見られる微量鉱物です。さまざまな混合鉄チタン酸化物、グラファイト、アナサイム、ダイオプサイド、イルメナイト、金雲母、ルチルと共生しています。玄武岩基質中に埋め込まれた、長さ約0.1～0.3 mmまでの細長い結晶を形成します。 [ 10 ]岩石学的分析によると、アルマルコライトは通常、低圧かつ高温で形成されます。[ 2 ]
鉄、チタン、マグネシウムの酸化物粉末を適切な比率で混合し、炉内で約1,400 ℃で溶融し、溶融物を約1,200℃で数日間結晶化させ、 その後結晶を室温まで急冷することで、長さ数ミリメートルまでのアルマコライト結晶を成長させることができる。[ 11 ] [ 12 ]急冷工程は、アルマコライトがマグネシウムに富むイルメナイト（Mg- FeTiO）の混合物に変化するのを防ぐために、実験室合成と天然合成の両方で必要である。3）とルチル（TiO2）は、1,000 °C以下の温度で生成されます。 [ 13 ]この変換閾値温度は圧力とともに上昇し、最終的には融点を超えます。つまり、十分な高圧ではこの鉱物は形成されません。このイルメナイトへの変換のため、アルマコライトは比較的存在量が少なく、イルメナイトとルチルに伴って産出します。 [ 14 ]その結果、イルメナイトとアルマコライトの相対量は、鉱物形成時の冷却速度の指標として使用できます。 [ 15 ]
アルマルコライトは、一般式 (Mg,Fe 2+ )Ti 2 O 5で表される。不透明な塊を形成し、反射すると灰色 (オルトアルマルコライト) から黄褐色 (パラアルマルコライト) に見え、特に合成サンプルでは灰色が最も一般的である。オルトアルマルコライトとパラアルマルコライトの結晶構造は同じである。化学組成は大きく異ならないが、MgO と Cr 2 O 3の含有量に違いがあり、これが色の違いの原因となっている。[ 13 ] [ 16 ]アルマルコライトは、一般式 X 2 YO 5で表される鉱物からなる擬ブルッカイトグループの一部である。X と Y は通常、Fe (2+ と 3+)、Mg、Al、および Ti である。端成分は、アルマコライト ((Mg,Fe)Ti 2 O 5 )、プソイドブルッカイト (Fe 2 TiO 5 )、フェロプソイドブルッカイト (FeTi 2 O 5 )、および「カルーアイト」 (MgTi 2 O 5 ) です。これらは同形構造で、すべて斜方晶系の結晶構造を持ち、月や地球の岩石に存在します。[ 8 ] [ 10 ] [ 17 ]
ほとんどのアルマコライト試料の化学組成は、次のように金属酸化物の合計に分解できます。TiO 2 (濃度 71–76%)、FeO (10–17%)、MgO (5.5–9.4%)、Al 2 O 3 (1.48–2%)、Cr 2 O 3 (0.3–2%)、および MnO (0–0.83%)。チタン含有量は比較的一定ですが、マグネシウムと鉄の比率は変化し、通常は 1 未満です。[ 2 ] [ 10 ] Cr 2 O 3 (4.3–11.5%)、ZrO 2 (3.8–6.2%)、および CaO (3–3.5%)の含有量が高い、いわゆる Cr-Zr-Ca 型のアルマコライトが区別されます。これらの種類は明確に区別されず、中間組成も見られます。[ 13 ]鉄分が少なく（マグネシウムが多い）アルマコライトの変種は、同じ結晶構造を持ち、非公式に「カルーアイト」と呼ばれる鉱物として地殻中に存在する。[ 15 ] [ 18 ]
アルマコライト中のチタンの大部分は還元合成環境のため4+の状態で存在しますが、月のサンプルにはかなりの量のTi3 +が含まれています。アルマコライト中のTi3 + /Ti4 +比は、鉱物形成中の酸素のフガシティ（有効分圧）の指標として使用できます。また、後者ではTi3 + /Ti4 + = 0であるため、月と地球のアルマコライトを区別することもできます。 [ 13 ]
アルマルコライトの式は (Mg,Fe 2+ )Ti 2 O 5なので、 X=(Mg と Fe 2+ )、Y=Ti、O は酸素である XY 2 O 5の一般式に従います。X サイトと Y サイトはどちらも八面体配位で、アルマルコライトの陽イオンと陰イオンの半径比は 3 対 5 の比率で 0.6 に等しく、構造は八面体です。アルマルコライトはチタンに富む鉱物で、Fe 2+ Ti 2 O 5と MgTi 2 O 5を端成分とするマグネシウムフェロプシュードブルッカイト鉱物グループに属します。[ 8 ]八面体対称性を持つため、アルマルコライトは複数の元素 Fe 2+、 Fe 3+ 、 Mg、 Al、および Tiの間で固溶体 (陽イオン置換) を形成します。これは、これらの元素の原子半径と電荷が似ているためです。アルマコライトの結晶構造は斜方二錐体であり、斜方晶系に属し、点群は 2/m 2/m 2/m、空間群は Bbmm である。アルマコライトの M1 サイト内では、鉄のサイズが大きいため鉄がそこに存在するのが理想的であり、M2 では、マグネシウムとチタンが 2 つのサイトに分布している。金属サイトでは、チタンは 8 配位、マグネシウムと鉄は 4 配位である。[ 13 ] [ 16 ]アルマコライト中のマグネシウムと鉄の比率は、1,200 °C で 0.81 から1,150 °C で 0.59 まで温度の低下とともに減少する。アルマコライトが 1,125 °C に達すると、マグネシウムと鉄の両方を欠くイルメナイト FeTiO 3に置き換わる。[ 7 ]
アルマコライトの結晶構造は、歪んだブルッカイトの結晶構造に似ています。これは、中心にチタン原子、角に6つの酸素原子を持つ変形した八面体に基づいています。マグネシウムイオンまたは鉄イオンは格子間位置にありますが、八面体の角を介したTi-O結合によって保持される格子構造には大きく寄与しません。しかし、これらのイオンは光学特性に影響を与え、透明な二酸化チタンTiO 2とは対照的に、この鉱物を不透明にします。[ 13 ]