長石

長石（/ˈfɛl(d).ˌspɑːr/ FEL (D) -spar 、felsparと綴られることもある）は、岩石を形成するアルミニウムテクトケイ酸塩鉱物のグループであり、ナトリウム、カルシウム、カリウム、バリウムなどの他の陽イオンも含まれています。 ^{[ 3 ]}長石グループで最も一般的なのは、斜長石（ナトリウム-カルシウム）長石とアルカリ（カリウム-ナトリウム）長石です。^{[ 4 ]}長石は、地球の地殻の約 60% ^{[ 3 ]}と、重量で地球の大陸地殻の 41%を占めています。 ^{[ 5 ] [ 6 ]}

長石はマグマから貫入岩と噴出岩の両方の火成岩として結晶化し^{[ 7 ]} 、多くの種類の変成岩にも存在します^{[ 8 ]}。ほぼ完全にカルシウム斜長石で構成された岩石は斜長岩として知られています^{[ 9 ]}。長石は多くの種類の堆積岩にも見られます^{[ 10 ]}。

長石という名前は、ドイツ語のFeldspatに由来し、これはFeld (「野原」) とSpat (「薄片」)の複合語です。Spatは長い間「薄片に簡単に割れる岩石」という意味で使われていました。Feldspatは18 世紀に、より具体的な用語として導入されました。これはおそらく、野原で見つかる岩石によく見られることから (Urban Brückmann、1783 年)、または花崗岩や他の鉱物の中に「野原」として存在することから (René-Just Haüy、1804 年) 呼ばれたのでしょう。^{[ 11 ]} Spatから-sparへの 変化は、英語のspar^という単語の影響を受けています。 [ ^{12 ]}は、劈開性の良い不透明でない鉱物を意味します。^{[ 13 ]} Feldspathic は、長石を含む物質を指します。別の綴りであるfelsparは使われなくなりました。 「フェルシック」という用語は、石英や長石などの淡色の鉱物を意味し、 fel dspar とsi licaの頭文字をとった略語であり、廃れた綴りの「felspar」とは無関係です。

長石鉱物群はテクトケイ酸塩鉱物からなり、ケイ素イオンが共有酸素イオンによって結合して三次元ネットワークを形成しているケイ酸塩鉱物である。一般的な長石の主要元素組成は、3つの端成分で表すことができる。

• 正長石の端成分K Al Si ₃ O ₈ ^{[ 14 ]}
• 曹長石端成分Na AlSi ₃ O ₈ ^{[ 14 ]}
• 灰長石の端成分Ca Al ₂ Si ₂ O ₈ ^{[ 14 ]}

^{正長石とアルバイトの}固溶体はアルカリ長石と呼ばれます。^{[ 14 ]}アルバイトと灰長石の固溶体は斜長石[ ^{14 ]}、より正確には斜長石と呼ばれます。K長石と灰長石の間には限られた固溶体しか存在せず、他の2つの固溶体では、地球の地殻で一般的な温度で混和しません。アルバイトは斜長石とアルカリ長石の両方であると考えられています。

アルカリ長石と斜長石の比率、および石英の割合は、火成岩のQAPF 分類の基礎となる。 ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}カルシウムに富む斜長石は、冷却中のマグマから最初に結晶化する長石であり、その後、結晶化が続くにつれて斜長石はますますナトリウムに富むようになる。これは、ボーエンの連続反応系列を定義する。K 長石は、マグマから最後に結晶化する長石である。^{[ 18 ] [ 19 ]}

長石結晶の構造はアルミノケイ酸塩四面体に基づいています。各四面体は、4つの酸素イオンに囲まれたアルミニウムイオンまたはケイ素イオンから構成されています。各酸素イオンは、隣接する四面体と共有され、三次元ネットワークを形成します。この構造は、アルミノケイ酸塩四面体の長い鎖として視覚化することができ、その形状が折れ曲がっているため、クランクシャフト鎖と呼ばれることもあります。各クランクシャフト鎖は、隣接するクランクシャフト鎖と連結して、融合した4員環の三次元ネットワークを形成します。この構造は、通常ナトリウム、カリウム、またはカルシウムなどの陽イオンが入り込んで電荷バランスを保つことができるほど十分に開いています。^{[ 29 ]}

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  クランクシャフトチェーンの一部を示す長石の図
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  c軸に沿って見た長石の結晶構造
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  長石の結晶構造をa軸方向に沿って見た図
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  長石の結晶構造をb軸に沿って見た図

長石の化学的風化は加水分解によって起こり、イライト、スメクタイト、カオリナイトなどの粘土鉱物を生成します。長石の加水分解は、長石が水に溶けることから始まります。これは酸性または塩基性の溶液で最もよく起こり、中性の溶液ではあまり起こりません。^{[ 30 ]}長石の風化速度は、長石がどれだけ速く溶けるかによって決まります。^{[ 30 ]}溶けた長石はH ⁺またはOH-^イオンと反応して粘土を沈殿させます。この反応では溶液中に新しいイオンも生成され、イオンの種類は反応する長石の種類によって決まります。

地殻に長石が豊富に存在するということは、粘土が非常に豊富な風化生成物であることを意味します。^{[ 31 ]}堆積岩中の鉱物の約40%は粘土であり、粘土は最も一般的な堆積岩である泥岩の主要鉱物です。^{[ 32 ]}また、粘土は土壌の重要な構成要素でもあります。^{[ 32 ]}粘土に置換された長石は、より結晶質でガラス質の風化していない長石粒子と比較して、チョークのように見えます。^{[ 33 ]}

長石、特に斜長石は、形成温度が高いため、地表ではあまり安定していません。^{[ 32 ]}この不安定さが、長石が粘土に容易に風化する理由です。このように風化しやすい性質のため、長石は通常、堆積岩には多く含まれていません。長石を多く含む堆積岩は、堆積物が埋没する前にあまり化学的風化を受けていないことを示しています。これは、おそらく風化を促進しない寒冷で乾燥した条件下で短距離を運ばれ、すぐに他の堆積物によって埋没したことを意味します。 ^{[ 34 ]}長石を多く含む砂岩はアルコースと呼ばれます。^{[ 34 ]}

長石は、ガラス製造、セラミック製造、そして塗料、プラスチック、ゴムの充填剤や増量剤としても使用される一般的な原料です。米国では、ガラス容器やガラス繊維を含むガラス製造に、長石の約66%が消費されています。セラミック（電気絶縁体、衛生陶器、食器、タイルなど）や充填剤などの他の用途が残りを占めています。^{[ 35 ]}

ガラス：長石は、融剤として_{K 2} OとNa _{2 O、安定剤としてAl 2} O ₃とCaOを提供します。ガラス製造におけるAl ₂ O _{3の重要な供給源として、長石は鉄と耐火鉱物の含有量が少なく、Al 2} O ₃単位あたりのコストが低く、揮発性物質や廃棄物がない点で高く評価されています。 ^{[ 36 ]}

セラミックス：長石は、焼成中に素地にガラス相を形成し、ガラス化を促進する融剤としてセラミック産業で使用されています^{。また、釉薬のアルカリとアルミナの供給源としても使用されています。 [ 36 ]}さまざまなセラミック配合で使用される長石の組成は、個々のグレードの特性、他の原材料、完成品の要件など、さまざまな要因によって異なります。ただし、一般的な添加物には、食器（15%～30%）、高電圧電気磁器（25%～35%）、衛生陶器（25%）、壁タイル（0%～10%）、歯科用磁器（最大80%）などがあります。 ^{[ 37 ]}

地球科学：地球科学や考古学では、長石はカリウム-アルゴン年代測定法、アルゴン-アルゴン年代測定法、ルミネッセンス年代測定法に用いられます。

軽微な用途：一部の家庭用洗剤（ Bar Keepers FriendやBon Amiなど）は、穏やかな研磨作用を与えるために長石を使用しています。^{[ 38 ]}

USGSは、2020年の世界の長石生産量を2600万トンと推定しており、上位4カ国は中国200万トン、インド500万トン、イタリア400万トン、トルコ760万トンである。^{[ 39 ]}

2012年10月、キュリオシティ探査車は火星の岩石中に高濃度の長石を発見した。^{[ 41 ]}

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  希少な鉛含有長石（鉛を多く含む長石）の標本
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  結晶化した白い長石の上に、直立した4cm のアクアマリンの結晶が乗っている。
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  メキシコ、ソノラ州産の長石とムーンストーン
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  自形長石結晶の集合体とショール結晶
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  火星の土壌の最初のX線画像― 長石、輝石、カンラン石が明らかに（キュリオシティ探査車、 「ロックネスト」にて、2012年10月17日）^{[ 42 ]}
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  月面鉄質斜長岩#60025（斜長石）。アポロ16号がデカルト・クレーター付近の月面高地で採取。この標本は現在、ワシントンD.C.の国立自然史博物館に展示されている。

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• 長石生産量別国別リスト
• レインボーラティスサンストーン

•  この記事には、米国地質調査所の「長石とネフェリン閃長岩（PDF）」からのパブリックドメインの資料が含まれています。

• ボーンウィッツ、ロナルド・ルイス（2005）。『ロック・アンド・ジェム』ニューヨーク、DKパブリッシング。ISBN 978-0-7566-3342-4。

• ウィキメディア・コモンズにある長石関連のメディア
• チザム、ヒュー編（1911）。「長石」 。ブリタニカ百科事典。第 10巻（第11 版）。ケンブリッジ大学出版局。245ページ 。
• usgs.gov（鉱物資源概要2025）：長石とネフェリン閃長岩