セルシアンは、バリウムアルミノケイ酸塩(Ba Al 2 Si 2 O 8)と呼ばれる珍しい長石鉱物です。この鉱物は、バリウムを多く含む接触変成岩中に産出します。結晶系は単斜晶系で、外観は白色、黄色、または透明です。純粋な状態では透明です。合成バリウムアルミノケイ酸塩は、歯科充填材などのセラミック材料として使用されています。
この鉱物は、アンデルス・セルシウス(1701年~1744年)にちなんで名付けられた。
セルシアンは化学組成が BaAl 2 Si 2 O 8のバリウム長石です。長石グループに属し、セルシアン-ハイアロファン系列とセルシアン-正長石系列に分類されます。灰長石と類似点があり、4つの異なる多形が存在します。必須元素はケイ素、アルミニウム、酸素、バリウムです。この鉱物によく含まれる不純物には、鉄、チタン、マグネシウム、カリウム、カルシウムなどがあります。セルシアンは室温から 1590 °C まで安定です (Lin and Foster、1968)。最も一般的な微量元素はカリウムとカルシウムで、セルシアンのおおよその化学組成の分析では、次の重量パーセントが検出されました。
・SiO₂ —35.1 • Al₂O₃ --- 26.8 ・BaO----35.8 • K 2 O-----2.3 合計:100.0(ニューハムとメガウ、1960)。
セルシアンは産出量が限られている。バリウム長石のほとんどは、噴出性熱水プロセスおよび低度から中度の変成作用に関連している(Moro、Cembranos、Fernandez、2001)。また、堆積岩および変成堆積岩、マンガン鉱床、鉄マンガン鉱床、重晶石鉱床にも関連している。
セルシアンは、ウェールズ、サモラ(スペイン)、アラスカ、カリフォルニア、スウェーデン、日本などで産出され、ニュージャージー州のフランクリン鉱山ではヘンドリクサイトも産出される。
セルシアンの対称性は、長石に通常見られる対称性とはやや異なります。セルシアンは単斜晶系で、アノーサイトと同様に体心立方格子です。セルシアンに対称中心がないことを示唆する十分な証拠は見つかっていないため、その空間群は I 2/c です (Newnham および Megaw、1960 年)。この空間群は、正長石、アルバイト、体心立方アノーサイトなどの同グループの他の鉱物 (C2/m、C1bar、I1bar) とは異なります。
X線分析によると、格子定数a、b、c軸および角度の値は、およそa =863 pm、b =131.0 pm、c =1400 pm、β =116°、θ =90°である(Gay、1956)。
単位格子あたり8つの組成式単位があり、一般位置は8重であるため、すべての原子は一般位置に存在することができる(ニューナムとメガウ、1960)。この構造は正長石やサニディンの構造と非常によく似ているが、いくつかの点で異なっている。
四面体サイトに沿ったケイ素とアルミニウムの分布は、バリウム原子の性質と相まって、周囲のケイ酸塩骨格に影響を与える(ニューハムとメガウ、1960)。Si-Al結合は部分的に秩序化されており、場合によってはアルミニウムがケイ素を置換する。
セルシアンの秩序は非常に単純で、各アルミニウム四面体は4つのシリコン四面体に囲まれ、その逆もまた同様である(ニューハムとメガウ、1960)。また、アルミニウム-シリコン変換以外にも、シリコンが少ないものがシリコンが多いネットワークに取り込まれるという別のタイプの変換があり、その場合、他の位置のAlとSiを同時に置換する必要がある。
バリウムイオンは、長石中のカリウムイオンのそれに近い不規則な配置をしています。各バリウムイオンは酸素原子に近接しており、この配置のおかげで、ケイ素-酸素-ケイ素結合角に大きな影響を与えます。
セルシアンには4つの特徴的な多形があり、そのうち2つは天然鉱物で、残りの2つは合成物です。1つ目はパラセルシアンとセルシアン、2つ目はヘキサセルシアン、そしてもう1つは鉱物シムライトに関連するものです(Lin and foster、1967)。500 ℃から1000 ℃の温度範囲では、安定性の順序はパラセルシアン→ヘキサセルシアン→セルシアンです。
温度が1,600 ℃から1,760 ℃に上昇すると、摂氏から可逆的な六摂氏へと変化します。パラセルシアンは他の2つよりも不安定で、摂氏が最も安定しています。
バリウム長石は、粗粒結晶を除いて双晶がほとんど発達していない光学的に均一な結晶として産出する。18種類の結晶形態が確認されており、そのうち11種類は正長石で知られているものと一致する。観察された双晶には、(001)面上のマネバッハ双晶と(021)面上のバベノ双晶が含まれる。セルシアンのいくつかのサンプルには、まれな層状双晶が見られた(スペンサー、1941)。
セルシアンはac(001)面が完全な劈開、ab(010)面が良好な劈開を示し、これは[110]面が不明瞭な多形パラセルシアンとの違いである。結晶形態はアデュラリア、大きくてずんぐりした結晶(スペンサー、1941)、細長く針状のものなど様々である。通常は無色透明で、真珠光沢から非蛍光性の光沢を持つ。
密度は約3.31~3.33 g/cm³です。これは鉱物の構造中に不純物が含まれているためと考えられます。モース硬度は6で、これは構造内の結合長が短いことに起因します。結合長が比較的短いほど硬くなる傾向があるためです。
その他の光学特性としては、2V角が約88°、最大複屈折が0.014、負の符号を持つ二軸性である(Newnham and Megaw、1960)。適度なレリーフを有する。
セルシアンの用途は主にガラスやセラミックに関連している。これらの用途は通常、純粋な合成単斜晶セルシアンを製造することによって実現される。
セルシアンは化学的安定性や高い機械的強度といった非常に魅力的な特性を有しており、これらを有効活用することで、バルクガラスに比べて性能が向上した複合材料を得ることができる(Cannillo、Carlier、Manfredini、Montorsi、Siligardi 2006)。多くの研究で、ガラス中のセルシアン相の量を増やすことで結晶化の体積が増加することが示されている(KhaterおよびIdris、2004)。