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コロンバイト（ニオブ石、ニオブタンタライト、コロンベートとも呼ばれる）は、一般化学式が（Fe II、Mn II）Nb 2 O 6で表され、ニオブ鉱石である黒色の鉱物群です。亜金属光沢を持ち、密度が高く、鉄とマンガンのニオブ酸塩です。ニオブ石は、航空宇宙、建設、医療産業など、多くの分野で利用されています。コロンバイト鉱物の年代測定は、主にウラン-鉛年代測定法で行われますが、これは時間がかかる方法です。
コロンバイトはタンタライトと同じ組成と結晶対称性（斜方晶系）を持っています。[ 6 ]実際、多くの鉱物ガイドでは、この2つはコロンバイト-タンタライトまたはコルタンと呼ばれる半単一の鉱物シリーズとしてまとめられることがよくあります。しかし、タンタライトはコロンバイトよりもはるかに比重が大きく、コロンバイトの5.2に対して8.0以上です。[ 7 ]コロンバイトの形成は、鉱物の結晶構造に影響を与える金属の濃度と環境への影響に依存します。
コロンバイトはタピオライトの多形体です。化学組成は同じですが、結晶の対称性が異なります。コロンバイトは斜方晶系、タピオライトは正方晶系です。[ 8 ]記録されている最大のコロンバイト単結晶は、厚さ6 mm (0.24 in)の板状で、 76 cm × 61 cm (30 in × 24 in)の大きさでした。[ 9 ]
コロンバイトには様々な量のトリウムとウランが含まれており、放射性物質です。[ 10 ]コロンバイトのタンタル主成分であるコルタンは、規制されていない作業条件のため、環境や人間の健康にリスクを伴う零細・小規模鉱山業者によって採掘されることが多いです。
この鉱物群は、アメリカ合衆国のコネチカット州ハダムで初めて発見されました。 [ 11 ]コロンバイトがアメリカ合衆国で産出することは、1905年4月13日に、おそらくコネチカット植民地の初代総督で熱心な鉱物収集家であったジョン・ウィンスロップ（1606-1676）に由来する古い標本の組成に関する研究が発表されたことで知られるようになりました。関連する標本は、総督と同名の孫であるジョン・ウィンスロップ（1681-1747）が、 1737年に王立協会のフェローになった際に、ロンドン王立協会の会長ハンス・スローンに寄贈したもので、他の600の標本の中に含まれていました。 [ 12 ]
1801年、チャールズ・ハチェットは同じ標本から元素ニオブを発見し[ 13 ] 、探検家クリストファー・コロンブスにちなんでコロンビウムと名付けた[ 14 ]。
コロンバイトは、黒から濃い茶色の不透明な結晶を形成します。[ 15 ]結晶の形成は、存在する種によって異なります。
コロンバイトは、タンタルを主成分とする類似鉱物であるフェロタンタライトと、マンガンを主成分とする類似鉱物であるマンガノコロンバイトと 一連の鉱物を形成します。マンガノコロンバイトの化学式は (Mn, Fe)(Nb, Ta) 2 O 6で、タンタルと鉄が少量含まれることがよくあります。マンガノコロンバイトは、粗粒の火成岩であるペグマタイトによく見られます。[ 15 ]
コロンバイトグループの中で鉄分に富むのはフェロコロンバイト（ FeNb 2 O 6）で、少量のスズとタングステンが含まれている場合がある。この種のコロンバイトは、粗粒の火成岩としてペグマタイト中によく見られる。[ 15 ]
イットロコロンバイトは、(Y,U,Fe)(Nb,Ta)Oの組成式を持つイットリウムに富むコロンバイトである。4 は、モザンビークで発見された放射性です。 [ 16 ]この鉱物は、ペグマタイトとレアメタル花崗岩によって形成されます。 [ 15 ]
コロンバイト原子は、ニオブ原子またはタンタル原子が酸素原子を取り囲む八面体構造を形成します。全体として、コロンバイトは斜方晶系の結晶を形成し、結晶軸の長さはおよそ a ≈ 14.27、b ≈ 5.73、c ≈ 5.06 Å です。[ 17 ]マンガノコロンバイトやフェロコロンバイトなどの異なるコロンバイト種では、結晶軸の長さが変わることがあります。[ 17 ]
コロンバイトは他の鉱物と種を形成することがあるため、鉱物の物理的性質が変化する可能性があります。フェロコロンバイトを加熱すると、「a」軸と「b」軸が均等に膨張します。[ 17 ]また、イオンのサイズと全体の構造により、フェロコロンバイトはマンガノコロンバイトよりも圧縮されやすいです。[ 17 ]マンガノコロンバイトを加熱すると、「a」軸が膨張し、構造に不均一な変化が生じます。[ 17 ]
ニオブはコロンバイトから抽出され、鉱石精製プロセスで、航空宇宙、建設、医療産業で利用されています。[ 18 ]航空宇宙産業では、超合金が製造されます。ニオブから作られる超合金は、軽量で高強度の材料であり、宇宙船によく使用されます。[ 18 ]建設では、ニオブから高強度低合金鋼（HSLA）が製造されます。[ 18 ]さらに、コロンバイトから抽出されたニオブは、磁気共鳴画像法（MRI）や核磁気共鳴（NMR）などの医療機器に使用される電子部品の製造にも使用できます。[ 18 ]
コロンバイトは、ペグマタイトや沖積鉱床、花崗岩によく見られます。[ 19 ]コロンバイト鉱物は主にマグネシウム、鉄、ニオブ、タンタルで構成され、微量のスズ、チタン、スカンジウムが観察されています。[ 19 ]コロンバイトの全体的な組成は結晶構造に影響を与え、異なる形成プロセスをもたらします。現在、コロンバイトの形成には2つの有力な理論があります。1つの理論は、コロンバイト内のニオブとタンタルが地殻またはマントルにあるケイ酸塩溶融物に強く引き寄せられることから発展しました。 [ 20 ]さらに、マグマの存在は2つの結晶化プロセスを経てコロンバイトを形成します。[ 15 ]最初の結晶化プロセスでニオブのコアが形成され、2番目の結晶化プロセスでタンタルのリムが形成されます。[ 15 ]この理論は、流体段階における鉱物の組織と、形成中に起こるマグマ分別結晶作用によって注目されています。 [ 20 ]コロンバイト鉱物中のニオブとタンタルの形成に関するもう 1 つの注目されている理論は、熱水流体によるものです。[ 20 ]この理論は、形成中に熱水流体がコロンバイトと相互作用し、その結果、不規則な結晶が形成されることを示唆しています。[ 15 ]
両方の理論が相互に作用し、コロンバイト鉱物、さらにはマンガンコロンバイト、フェロコロンバイト、イットロコロンバイトといった様々な種類のコロンバイトを形成する可能性がある。
コロンバイト鉱物は、微量のウランとトリウムが含まれているため、放射性を持つ可能性があります。放射性鉱物は不安定で、電離放射線を放出し、環境と人間の健康に悪影響を及ぼします。各国は放射性物質の輸送に関して異なる法律を定めています。[ 21 ]
コロンバイトの採掘では、廃石に重金属が含まれているため、地下水や地表水の汚染が懸念されます。さらに、廃石は酸性鉱山排水を引き起こし、地下水や地表水に影響を与える可能性があります。[ 21 ]純粋なコロンバイトを得るためには大量の廃石が発生し、周囲の環境に悪影響を及ぼします。[ 21 ]
コロンバイトからニオブまたはタンタルを抽出する際、高温の強酸が使用され、環境に悪影響を及ぼします。フッ化水素酸と硫酸は 、250～300 ℃の温度で鉱石精製プロセスで使用されます。 [ 18 ]これらの酸は、土壌の酸性化、大気汚染、水質汚染を引き起こし、ひいては生態系に影響を与えます。コロンバイトの鉱石精製における現在の技術は選択性がなく、精製されたコロンバイトサンプルに不純物が残ります。[ 18 ]不純物を除去するには、より高濃度の酸が必要となり、環境への危険性が高まります。[ 22 ]
コロンバイト鉱物群の年代測定には、それぞれ長所と短所がある 3 つの方法があります。これらの方法は、ウラン鉛 (U-Pb) 年代測定、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法(LA-ICP-MS)、および二次イオン質量分析法(SIMS) です。U-Pb 法は、U/Pb 比によってコロンバイト鉱物群の位置と年代を決定できます。[ 23 ] [ 24 ]この方法は、精度を高めるために同位体希釈熱イオン化質量分析法 (ID-TIMS) と組み合わせて使用されることがよくあります。[ 23 ] [ 24 ] LA-ICP-MS 法は、ウランと鉛の同位体比の誤差が 5% 未満でコロンバイト-タンタライト鉱物の年代をその場で測定するために使用されます。 [ 24 ] SIMS 法は、コロンバイト鉱物中の鉛同位体を測定する際に高い空間分解能と精度を備えています。[ 24 ] LA-ICP-MS法とSIMS法は、認証標準物質が不足しているため、一般的には使用されていません。[ 24 ]
零細・小規模鉱業は数百万人に雇用を提供しているが、一般的に人間の健康と環境に悪影響を及ぼしている。[ 25 ]この種の鉱業は、通常、大規模な鉱業協同組合の下で、少数の人々によって、単純な採掘設備を用いて行われる。[ 26 ]この単純な採掘設備には、つるはし、シャベル、バケツ、最小限の重機が含まれる。[ 26 ]コロンバイトのタンタル主成分であるコルタンは、電子機器における用途が広いため、零細鉱業で採掘されることが多い。[ 27 ]零細・小規模鉱業は、アフリカ、アジア、オセアニア、中央アメリカ、南アメリカなどの地域で一般的である。[ 26 ]この種の鉱業は地域経済と生計にとって重要であるが、規制されていないことが多く、違法採掘や危険な労働条件につながっている。規制されていない状況のため、零細鉱夫への虐待、暴力、違法取引、時には児童労働が発生する可能性がある。[ 26 ]さらに、コルタンの採掘では、鉱物中に放射性物質が含まれているため、長期的な健康被害がよく発生します。[ 25 ]シエラレオネ、リベリア、コンゴ民主共和国などの国では、コルタンなどの鉱物の儲かる取引が、この地域の零細・小規模採掘に対する国家の管理の欠如によって行われています。 [ 26 ]
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（282ページ）
ウィンスロップ氏はコネチカット州初代知事の孫であり、マサチューセッツ州初代知事の曾孫であった
…（290ページ）黒い鉱物…
これはコロンバイトか？…マサチューセッツ州のウィンスロップ氏からハンス・スローン卿に送られたものと思われる
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1800～01 年、ブルームズベリーの大英博物館で鉱物を整理していたとき、サー・ハンス・スローン卿の「金属」カタログに記載されている標本に特に興味を持つようになりました。彼のコレクションから2029番の標本は、「金色の筋が入った非常に重い黒い石…ノーテアグ産。ウィンスロップ氏より」と記されている。
寄贈者は恐らくマサチューセッツ湾植民地の創設者の曾孫であるジョン・ウィンスロップ（1681年～1747年）だろう。
ウィンスロップは1734年に王立協会フェローに選出された際、当時協会会長であったハンス・スローン卿に約600点の鉱物コレクションを寄贈した
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ハチェット氏は、その鉱物に、その性質からこれまで知られていたどの金属にも当てはまらない金属が含まれていることを発見した。そのため、彼はそれを新属とみなすべきだと考え
、アメリカ大陸の発見者にちなんでコロンビウムと名付けた
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