噴気孔鉱物

噴気孔鉱物（または噴気孔鉱物）は、噴気孔からの噴出物によって堆積する鉱物です。ガスや化合物が昇華または凝縮物から沈殿して鉱物堆積物を形成するときに形成されます。これらは主に火山に関連しており（火山性昇華物または噴気孔昇華物として）、噴火中の火山ガスからの堆積、または火山噴気孔からの噴出によって形成されます^{[ 1 ]}が、燃焼中の石炭堆積物でも発見されています。黒色または多色で、大気にさらされると不安定になることが多いです。

天然硫黄（この文脈では硫黄と呼ばれる）は一般的な昇華鉱物であり、噴気孔や噴火に伴って、この環境では様々なハロゲン化物、硫化物、硫酸塩が産出する。希少鉱物の多くは噴気孔鉱物であり、ロシアのカムチャツカ半島にあるトルバチク火山からは少なくとも240種類の噴気孔鉱物が知られている。その他、イタリアのヴルカーノ火山や、同じくロシアのベズィミャンヌイ火山などでも、特定の噴気孔鉱物が発見されている。

噴気孔では、鉱物は噴気孔ガスからの昇華または噴気孔ガスと母岩との相互作用によって形成されます。^{[ 2 ]}前者は昇華物、後者は被覆物として知られています。^{[ 3 ]}このような堆積物の中には、液状の噴気孔凝縮物と母岩との相互作用によって形成されるものもあり^{[ 4 ]}、必ずしも昇華によって形成されるわけではありません。^{[ 5 ]}一次堆積と二次変質のサイクルが繰り返されることがあります。^{[ 6 ]}塩化水素、フッ化水素、二酸化硫黄、水などの火山ガス^{[ 7 ]}は大量の元素を運搬することができ、地表での地球化学的サイクルや深部での鉱床の形成に寄与します。 ^{[ 8 ]}これらの噴出物が大気に到達して冷却されると、それらに含まれる鉱物は沈殿する傾向があります。^{[ 9 ]}

火山噴気孔鉱物（火山昇華物または噴気孔昇華物）は、噴火中または火山噴気孔からの噴出時に火山ガスが沈着して形成されます。^{[ 1 ]}石炭の燃焼は、岩石を部分的に溶融させ、石炭に埋め込まれた鉱物成分を噴出させるのに十分な熱を発生させます。^{[ 10 ]}炭層の火災は、しばしば数平方メートルの範囲に噴気孔鉱物を堆積させ、これは航空機搭載ハイパースペクトル画像で検出できます。^{[ 11 ]}石炭火災は、有毒な微量元素を移動させる可能性があります。^{[ 12 ]}噴気孔鉱物は、火星のグセフ・クレーター^{[ 13 ]}や、おそらく月探査機嫦娥5号が持ち帰ったサンプルにも見つかっています。^{[ 14 ]}

噴気孔堆積物は、熱流量異常の特定や鉱石生成過程の再構築に利用されてきた。^{[ 6 ]}

噴気孔からの噴出物は黒色または多色であることが多く、典型的な帯状構造を発達させる傾向がある。一般的な成分は硫黄化合物と単体硫黄である。^{[ 9 ]}アラスカの1万煙の谷では、噴気孔鉱物は噴出口の薄い地殻、テフラ堆積物との混合物^{[ 15 ]}、およびかつての噴気孔の場所に色付きの露頭や丘を形成する。^{[ 16 ]}トルバチク火山の堆積物は、地殻、小さな板^{[ 17 ] 、球状[ 18 ]}のような形をしている。

噴気孔鉱物の典型的な成分はハロゲン化物、酸化物、硫酸塩、硫化物であり、^{[ 19 ]}正確な組成は火山、火山の個々の噴気孔、同じ噴気孔の異なる温度^{[ 20 ] [ 21 ]}、および噴気孔の履歴（噴気ガスが以前の活動によって残された噴気孔鉱物と再反応すると新しい鉱物が形成されることがある）によって異なる。^{[ 22 ]}噴気孔鉱物は不安定で侵食または分解されることが多い。^{[ 23 ]}アラスカの10,000煙の谷では、1世紀も経たないうちにほとんどすべての噴気孔鉱物堆積物が消滅したが^{[ 24 ]}、残りは後に以前の噴気孔を特定するために使用された。^{[ 25 ]}このように、多くの噴気孔鉱物は希少であり、多くの希少鉱物は噴気孔鉱物である。^{[ 26 ]}噴気孔鉱物の中には、絶滅した新生代の火山で発見されたものもあり^{[ 27 ]} 、始生代の岩石にも存在する可能性がある。^{[ 28 ]}泡状構造などの独特なテクスチャーが見られるが、これは鉱物を沈殿させる液体が蒸発したときに形成される可能性がある。^{[ 4 ]}

噴気孔鉱物の鉱物学に関する研究は、中央アメリカ、ロシア、ヨーロッパで行われており、^{[ 19 ]}エルサルバドルのイサルコ[ ^{29 ]}アイスランドのエルドフェル[ ^{30 ]} 19 世紀初頭にまで遡る研究が行われている^{ベスビオ[ 20 ]イタリア}の^{ヴルカーノ、日本}の有珠山、ロシアのクドリャヴィとトルバチク、アメリカ合衆国のキラウエアとセントヘレンズ^{山[ 19 ]}噴気孔の昇華物を含む硫黄鉱床は、アンデス中央火山帯のグアラティリ火山とラスタリア火山で発見されている^{[ 32 ]}千島列島のクドリャヴィ火山は、噴気孔が生み出した数多くの鉱化作用^{[ 33 ]}とレニウムに富む沈殿物の存在で特に知られている。^{[ 3 ]}発見された元素の中には、銅-金-銀合金がある。^{[ 34 ]}アヴァチンスキーは、1930年代から噴気孔鉱床の研究対象となっている。^{[ 35 ]}カリフォルニア州のソルトン・ビュートでは、さまざまな硫酸塩系鉱物が確認されている。^{[ 36 ]}ボリビアの西アンデス山脈からも噴気孔鉱物が報告されている。^{[ 37 ]}

The most fumarolic minerals have been found at Tolbachik volcano in Kamchatka, Russia; Tolbachik also has one of the most diverse mineral assemblages in the world,^[27] with a number of "endemic" minerals.^[38] The high temperature and oxidizing regime of exhalations which transport the elements at Tolbachik facilitates mineral deposition.^[39] A large assemblage of silicates^[40] and a number of copper-zincselenitechlorides^[41] and copper-based fumarolic minerals were discovered at Tolbachik. Many of these include polymeric CuO₄ units.^[2] About 240 minerals have been identified at Tolbachik,^[27] close to a record,^[42] 40 of them only incompletely studied.^[43] Elemental gold linked to chlorides at Tolbachik has been interpreted as gold transported by chlorine-rich oxidizing environments.^[44] Specimens of fumarole minerals from Tolbachik and Kudryavy are hosted by the Fersman Mineralogical Museum in Moscow.^[45]

Historical lava flows of Vesuvius volcano contain fumarolic minerals;^[46] this volcano has one of the most diverse fumarolic mineral assemblages in Europe, the most important mineral is kaliochalcite.^[47] They are predominantly sulfates and copper- or ore-containing minerals.^[48] Various fumarole minerals have been discovered at Vulcano volcano in Italy, where the mineralogy has changed since 1987 and 1990 due to hotter fumarole exhalations,^[49] yielding increased sulfate and sulfur salt concentrations.^[50] Fumarolic minerals have also been encountered in multiple mud volcanoes in Siberia.^[51]

• Scanning electron microscope images of fumarole minerals
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  Fumarole minerals in natural colours
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  Fumarole minerals in natural colours, Mutnovsky, Kamchatka
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  Fumarole minerals in natural colours, Tolbachik, Kamchatka

• Photos of fumarole minerals
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  Non-SEM photo of belomarinaite from Tolbachik, Kamchatka