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| ガーネット | |
|---|---|
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| 一般的な | |
| カテゴリ | ネソケイ酸塩 |
| 式 （繰り返し単位） | 一般式X 3 Y 2 (SiO 4 ) 3 |
| IMAシンボル | グレート[1] |
| 結晶系 | アイソメトリック |
| クリスタルクラス | |
| 空間群 | Ｉａ３ｄ |
| 識別 | |
| 色 | ほぼすべての色、青は珍しい |
| クリスタル習慣 | 菱形十二面体または立方体 |
| 胸の谷間 | 不明瞭 |
| 骨折 | 貝殻状から不均一な |
| モース 硬度 | 6.5～7.5 |
| 光沢 | ガラス質から樹脂質 |
| 連勝 | 白 |
| 透けて見える | 透明度は問わないが、半透明が一般的である。 |
| 比重 | 3.1–4.3 |
| 磨きの光沢 | ガラス質から亜アダマンタイト質[2] |
| 光学特性 | 単屈折、しばしば異常複屈折[2] |
| 屈折率 | 1.72～1.94 |
| 複屈折 | なし |
| 多色性 | なし |
| 紫外線 蛍光 | 変数 |
| その他の特徴 | 可変磁気吸引力 |
| 主な品種 | |
| パイロープ | マグネシウム |
| アルマンディン | 鉄3アルミニウム2シリコン3O12 |
| スペサルティン | マンガン3アルミニウム2シリコン3O12 |
| アンドラダイト | カルシウム3鉄2ケイ素3酸素12 |
| グロスラー | カルシウムアルミニウムSi3O12 |
| ウバロバイト | カルシウム3クロム2ケイ素3酸素12 |
ガーネット（/ ˈ ɡ ɑːr n ɪ t / ）は、青銅器時代から宝石や研磨剤として使用されてきたケイ酸塩鉱物のグループです。
ガーネットのすべての種は、同様の物理的特性と結晶形を持っていますが、化学組成が異なります。これらの種には、パイロープ、アルマンディン、スペサルティン、グロッシュラー（ヘソナイトまたはシナモンストーンやツァボライトの変種）、ウバロバイト、アンドラダイトがあります。ガーネットは、2つの固溶体シリーズを構成します。パイロープ-アルマンディン-スペサルティン（パイラルスパイト）の組成範囲は[Mg,Fe,Mn] 3 Al 2 (SiO 4 ) 3です。ウバロバイト-グロッシュラー-アンドラダイト（ウグランダイト）の組成範囲はCa 3 [Cr,Al,Fe] 2 (SiO 4 ) 3 です。
語源
ガーネットという単語は、 14世紀の中英語の「暗い赤」を意味するgernetに由来しています。これは、ラテン語のgranatus （「穀物、種子」）の古フランス語grenateから借用されています。[3]これはおそらく、mela granatumまたはpomum granatum（「ザクロ」）[4] Punica granatumを指している可能性があります。この植物の果実には、豊富な鮮やかな赤い種子の覆い（仮種皮）があり、形、大きさ、色がガーネットの結晶に似ています。[5]ヘソナイトガーネットは、インド文学では「ゴメド」とも呼ばれ、ヴェーダ占星術でナヴァラトナを構成する9つの宝石の1つです。[6]
物理的特性
プロパティ
ガーネットにはあらゆる色の種があり、赤みがかった色合いのものが最も一般的です。青色のガーネットは最も希少で、1990年代に初めて報告されました。[7] [8] [9] [10]
ガーネットの種の光透過特性は、宝石品質の透明な標本から、研磨剤として工業用途に使用される不透明な標本まで多岐にわたります。鉱物の光沢は、ガラス質（ガラスのような）または樹脂質（琥珀のような）に分類されます。 [3]
結晶構造
ガーネットは、一般式X 3 Y 2 ( Si O
4) 3。Xサイトは通常、 2価の陽イオン（Ca、Mg、Fe、Mn）2+で占められ、Yサイトは3価の陽イオン（Al 3+、Fe 3+、Cr 3+）で占められ、八面体/四面体フレームワークで[SiO 4 ] 4−が四面体を占めています。[11]ガーネットは、十二面体の 晶癖 で最もよく見られますが、台形や六八面体晶癖でもよく見られます。[3]ガーネットは立方晶系で結晶化し、3つの軸がすべて等長で互いに垂直になりますが、等軸であるにもかかわらず、{100}と{111}ファミリーの面が枯渇しているため、実際には立方晶ではありません。[3]ガーネットには劈開面がないので、応力を受けて割れると鋭く不規則な（貝殻状の）破片が形成されます。[12]
-
パイロープガーネットの結晶構造。白い球は酸素、黒はシリコン、青はアルミニウム、赤はマグネシウムです。 -
同じビューですが、イオンのサイズを縮小してすべてのイオンをよりよく表示します -
シリカ四面体を強調するためにシリコンイオンの大きさを誇張した
硬度
ガーネットの化学組成は多様であるため、一部の種の原子結合は他の種よりも強くなっています。その結果、この鉱物グループはモース硬度で約6.0から7.5の範囲の硬度を示します。[13]アルマンディンのようなより硬い種は、研磨目的で使用されることがよくあります。[14]
ガーネット系列の識別に使用される磁気
宝石の鑑別では、強力なネオジム磁石に反応してガーネットを他の天然透明宝石と区別します。屈折率と組み合わせた磁化率測定は、ガーネットの種や変種を区別し、個々の宝石内のエンドメンバー種の割合でガーネットの組成を決定するために使用できます。[15]
ガーネットグループの最終メンバー種
パイラルスパイトガーネット – アルミニウムはいサイト
アルマンディン
アルマンディンは、誤ってアルマンダイトと呼ばれることもある、現代の宝石で、カーバンクルと呼ばれています（もともとは、ほとんどすべての赤い宝石がこの名前で知られていましたが）。[16]「カーバンクル」という用語は、ラテン語で「生きた石炭」または燃える木炭を意味することから由来しています。アルマンディンという名前は、古代にこれらの石がカットされた小アジアの地域であるアラバンダが訛ったものです。化学的には、アルマンディンは鉄アルミニウムガーネットで、化学式は Fe 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 です。深紅色の透明な石は、プレシャスガーネットと呼ばれることが多く、宝石として使用されます（宝石ガーネットの中で最も一般的です）。[17]アルマンディンは、雲母片岩などの変成岩に含まれ、スタウロライト、カイヤナイト、アンダルサイトなどの鉱物と関連しています。[18]アルマンディンにはオリエンタルガーネット、[19]アルマンディンルビー、カーバンクルというニックネームがあります。[16]
パイロープ
パイロープ（ギリシャ語のpyrōpós から来ており、 「火のような」という意味）[3] は赤色で、化学的にはアルミニウムケイ酸塩で、化学式は Mg 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 ですが、マグネシウムは部分的にカルシウムと鉄で置き換えられます。パイロープの色は深紅から黒まで様々です。パイロープとスペサルティンの宝石は、コロラド州のスローンダイヤモンド含有キンバーライト、ビショップコングロマリット、ワイオミング州シーダーマウンテンの第三紀のランプロファイアから発見されています。[20]
ノースカロライナ州マコン郡産のパイロープの一種は、紫がかった赤色で、ギリシャ語で「バラ」を意味するロードライトと呼ばれています。化学組成では、パイロープとアルマンディンの同形混合物と見なすことができ、パイロープ2に対してアルマンディン1の割合です。 [21]パイロープには商標名があり、その中には誤った名称もあります。ケープルビー、アリゾナルビー、カリフォルニアルビー、ロッキーマウンテンルビー、チェコ共和国産のボヘミアンルビーなどです。[16]
パイロープは高圧岩石の指標鉱物である。マントル由来の岩石（ペリドタイトとエクロジャイト）には、一般的にパイロープ変種が含まれる。[22]
スペサルティン
スペサルティンまたはスペサルタイトはマンガンアルミニウムガーネット、Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3です。その名前はバイエルンのスペサルトに由来しています。[3]最もよく見られるのはスカルン、[3]花崗岩ペグマタイトおよび類似の岩石タイプ、[23]および特定の低品位変成千枚岩です。オレンジがかった黄色のスペサルティンはマダガスカルで発見されています。[24]すみれ色のスペサルティンはコロラド州[21]とメイン州の流紋岩で発見されています。[要出典]
パイロープ・スペサルティン（ブルーガーネットまたはカラーチェンジガーネット）
ブルーパイロープ・スペサルティンガーネットは、1990年代後半にマダガスカルのベキリーで発見されました。このタイプは、米国、ロシア、ケニア、タンザニア、トルコの一部でも発見されています。比較的高いバナジウム含有量（約1重量% V 2 O 3 ）により、観察光の色温度に応じて色が青緑から紫に変わります。[9]
色が変わるガーネットには他にも様々な種類があります。日光の下では、その色は緑、ベージュ、茶色、灰色、青の色合いになりますが、白熱灯の下では赤みがかった色や紫がかったピンク色に見えます。[25]
これは最も希少なタイプのガーネットです。色が変化する性質があるため、この種のガーネットはアレキサンドライトに似ています。[26]
ウグランダイトグループ – カルシウムバツサイト
アンドラダイト
アンドラダイトはカルシウム鉄ガーネットで、Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3 の組成は様々で、赤、黄、茶、緑、黒などがある。[3]認められている変種は、デマントイド（緑）、メラナイト（黒）[3]、トパゾライト（黄または緑）である。赤褐色の半透明のコロフォナイトは、部分的に使われなくなった名前として認識されている。[27]アンドラダイトは、スカルン[3]や閃長岩[28] 、蛇紋岩[29]、緑色片岩などの深部火成岩に見られる。[30]デマントイドは、ガーネットの変種の中でも最も珍重されるものの一つである。[31]
グロスラー
グロッシュラーは、化学式 Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3で表されるカルシウムアルミニウムガーネットであるが、カルシウムは部分的に第一鉄に、アルミニウムは第三鉄に置き換えられていることがある。グロッシュラーという名前は、グーズベリーの植物学名である grossularia に由来しており、シベリアで発見されるこの組成の緑色のガーネットに関連している。他の色合いには、シナモンブラウン（シナモンストーン変種）、赤、黄色がある。[3]黄色の結晶はジルコンに似ているが、硬度がジルコンより劣るため、ギリシャ語で「劣る」という意味からヘソナイトとも呼ばれる。[32]グロッシュラーは、スカルン、 [3] 、ベスブ石、透輝石、珪灰石、ウェルネライトと接触変成した石灰岩に見られる。
ケニアとタンザニア産のグロッシュラーガーネットはツァボライトと呼ばれています。ツァボライトは1960年代にケニアのツァボ地域で初めて発見され、この宝石の名前の由来となっています。[33] [34]
ウバロバイト
ウバロバイトは、化学式 Ca 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3で表されるカルシウムクロムガーネットです。これはかなり珍しいガーネットで、明るい緑色をしており、通常はペリドタイト、蛇紋岩、キンバーライト中のクロム鉄鉱と関連する小さな結晶として見つかります。ロシアのウラル山脈やフィンランドのオウトクンプの結晶質大理石や片岩に見られます。ウバロバイトは、ロシア帝国の政治家であるウバロ伯爵にちなんで名付けられました。 [3]
あまり一般的でない種
- X部位 のカルシウム
- 水酸化物含有率 - X部位
のカルシウム
- ハイドログロッスル：Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3−x (OH) 4x
- ヒブスカイト：Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3−x (OH) 4x（xは0.2～1.5）
- カト石: Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3−x (OH) 4x (xは1.5より大きい)
- ハイドログロッスル：Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3−x (OH) 4x
- Xサイト のマグネシウムまたはマンガン
ノリンガイト
ノリンジャイトはマグネシウム-クロムガーネットの一種で、化学式はMg 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3です。純粋な端成分のノリンジャイトは自然界には存在しません。ノリンジャイト成分を多く含むパイロープは高圧下でのみ形成され、キンバーライトに多く見られます。ダイヤモンドを探す際の指標鉱物として使われています。[35]
ガーネット構造グループ
- 化学式: X 3 Z 2 (TO 4 ) 3 (X = Ca、Feなど、Z = Al、Crなど、T = Si、As、V、Fe、Al)
- すべて立方晶系または強い擬立方晶系です。
- IMA/CNMNC – ニッケル-ストランツ – 鉱物サブクラス: 09.A ネソケイ酸塩
- ニッケル・シュトランツ分類: 09.AD.25
- 参考文献: Mindat.org、アリゾナ大学の IMA Database of Mineral Properties/RRUFF Project の鉱物名、化学式、空間群 (American Mineralogist Crystal Structure Database) がほとんどの場合に推奨されています。式中の微量成分は、各種を定義する主要な化学エンドメンバーを強調するために省略されています。
合成ガーネット
希土類ガーネットとも呼ばれます。
ガーネットの結晶構造は、原型から拡張され、一般式A 3 B 2 ( C O 4 ) 3の化学物質も含まれるようになりました。シリコン以外にも、ゲルマニウム、ガリウム、アルミニウム、バナジウム、鉄など、多数の元素がCサイトに配置されています。 [36]
イットリウムアルミニウムガーネット（YAG）、Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 は、合成宝石に使用されます。屈折率がかなり高いため、YAG は 1970 年代にダイヤモンド模造品として使用されていましたが、より高度な模造品であるキュービックジルコニアを商業的に生産する方法が開発されました。ネオジム(Nd 3+ )、エルビウム、ガドリニウムをドープした YAG は、それぞれNd:YAG レーザー、[37] Er:YAG レーザー、Gd:YAG レーザーのレーザー媒体として使用できます。これらのドープ YAG レーザーは、レーザー皮膚再生、歯科、眼科などの医療処置に使用されます。 [38] [39] [40]
適切な元素を使用すると、興味深い磁気特性が発現する。イットリウム鉄ガーネット（YIG）Y 3 Fe 2 (FeO 4 ) 3では、5つの鉄（III）イオンが2つの八面体サイトと3つの四面体サイトを占め、イットリウム（III）イオンは不規則な立方体で8つの酸素イオンと配位している。2つの配位サイトの鉄イオンは異なるスピンを示し、その結果、磁気的挙動を示す。YIGは、キュリー温度が550 Kの強磁性材料である。イットリウム鉄ガーネットは、 YIG球にすることができ、磁気的に調整可能なフィルターやマイクロ波周波数の共振器として使用できる。[41]
ルテチウムアルミニウムガーネット（LuAG）Al 5 Lu 3 O 12は、ユニークな結晶構造を持つ無機化合物で、主に高効率レーザーデバイスで使用されています。LuAGは透明セラミックの合成にも役立ちます。[42] LuAGは、高密度と熱伝導率が高いため、他の結晶よりも特に好まれています。他の希土類ガーネットと比較して格子定数が比較的小さいため、密度が高くなり、線幅が狭く、吸収と放出のエネルギーレベルの分割が大きい結晶場が生成されます。[43]
テルビウムガリウムガーネット（TGG） Tb 3 Ga 5 O 12は、優れた透明性とレーザーによる損傷に対する耐性を備えたファラデー回転子材料です。TGGは、レーザーシステムの光アイソレータ、光ファイバーシステムの光サーキュレータ、光変調器、電流および磁場センサーに使用できます。[44]
もう一つの例はガドリニウムガリウムガーネット（GGG）、Gd 3 Ga 2 (GaO 4 ) 3で、これはバブルメモリや磁気光学用途の磁性ガーネット膜の液相エピタキシー用の基板として使用するために合成されます。[引用が必要]
地質学的重要性
鉱物ガーネットは、変成岩や、それほどではないが火成岩によく見られます。天然ガーネットのほとんどは、組成的に帯状になっており、包有物を含んでいます。[45]その結晶格子構造は高圧および高温でも安定しているため、片麻岩、角閃石片岩、雲母片岩などの緑色片岩相の変成岩に見られます。[46]地球のマントルの圧力と温度の条件で安定している成分はパイロープで、ペリドタイトやキンバーライト、およびそれらから形成される蛇紋岩によく見られます。 [46]ガーネットは、変成作用のピーク時の圧力と温度を記録できるという点で独特であり、圧力-温度経路「PT経路」を決定する地質温度圧力測定の研究で地質圧力計や地質温度計として使用されています。ガーネットは、変成岩の等勾配の描写における指標鉱物として使用されます。 [46]組成のゾーニングと包有物は、低温での結晶の成長から高温への結晶の成長の変化を示すことができます。 [47]組成のゾーニングがないガーネットは、おそらく超高温（700 °C以上）を経験し、結晶格子内の主要元素が拡散して結晶が効果的に均質化されました[47]または、そもそもゾーニングされていませんでした。ガーネットは変成組織を形成することもあり、構造の履歴を解釈するのに役立ちます。[47]
ガーネットは変成作用の条件を決定づけるために使用されるだけでなく、特定の地質学的イベントの年代を決定するためにも使用できます。ガーネットは、結晶化の年代を決定するU-Pb地質年代計として開発され[48]、また、閉鎖温度以下に冷却されたタイミングを決定する(U-Th)/Heシステムの熱年代計としても開発されました[49]。
ガーネットは化学的に変化することがあり、ほとんどの場合、蛇紋石、タルク、緑泥石に変化します。[46]
最大のガーネット結晶
アディロンダック山脈のゴア山にある露天掘りのバートン・ガーネット鉱山では、世界最大のガーネット単結晶が採掘されています。直径は5～35cmで、平均すると10～18cmです。[50]
ゴア マウンテンのガーネットは多くの点で独特であり、ガーネットの成長時期を決定するために多大な努力が払われてきました。最初の年代測定は Basu ら (1989) によるもので、斜長石-角閃石-ガーネットを使用して Sm/Nd アイソクロンを生成し、1059 ± 19 Ma という年代を算出しました。Mezger ら (1992) は、角閃石と 50 cm のガーネットの掘削コアを使用して独自の Sm/Nd 調査を行い、1051 ± 4 Ma というアイソクロン年代を算出しました。Connelly (2006) は、ゴア マウンテンのガーネットの 7 つの異なる部分を使用して、1046.6 ± 6 Ma という Lu-Hf アイソクロン年代を算出しました。したがって、ガーネットは 3 回の測定の平均である 1049 ± 5 Ma に形成されたと自信を持って結論付けられます。これはまた、グレンビル造山運動の1090-1040 Maオタワン期における変成作用のピークの地域的年代でもあり、巨晶質ガーネット鉱床の進化を確認する上で重要なデータポイントとして機能します。[50]
用途
宝石
赤色ガーネットは、後期古代 ローマ世界、および西ローマ帝国の領土を奪った「蛮族」の民族による大移動期の芸術で最も一般的に使用された宝石であった。ガーネットは、七宝焼き技法で金のセルに象嵌されて特に使用された。このスタイルは、ガーネット七宝焼きと呼ばれることが多く、サットン・フーなどのアングロサクソン時代のイングランドから黒海にかけて発見された。タムラパルニアンによる金、銀、赤色ガーネットの何千もの出荷が、ローマ、ギリシャ、中東、セリカ、アングロサクソンを含む旧世界に行われた。スタッフォードシャーの宝物やノーフォークのウィンファーシング・ウーマンの骸骨のペンダントなどの最近の発見は、古代から宝石の産地として知られていた南インドとタムラパルニ（古代スリランカ）との確立された宝石貿易ルートを裏付けている。[51] [52] [53]
ガーネットの純粋な結晶は今でも宝石として使われています。宝石の種類は緑、赤、黄、オレンジの色合いがあります。[54]米国では1月の誕生石として知られています。[2] [55] [56]熱帯占星術では水瓶座と山羊座 の誕生石でもあります。[57] [58]ガーネットファミリーは宝石の世界で最も複雑なものの1つです。単一の種ではなく、複数の種と変種で構成されています。[59]
アルマンディンガーネットはコネチカット州の州石であり、[60] [61]スターガーネットはアイダホ州の州石であり、[62]ガーネットはニューヨーク州の州石であり、[63] [64]グロッシュラーガーネットはバーモント州の州石です。[65]
工業用途
ガーネット砂は優れた研磨剤であり、サンドブラストでは珪砂の一般的な代替品です。丸みを帯びた沖積ガーネット粒子は、このようなブラスト処理に適しています。ガーネットは超高圧水と混合され、ウォータージェットで鋼鉄やその他の材料を切断するために使用されます。ウォータージェット切断には、硬い岩から抽出されたガーネットが適しています。形状がより角張っているため、切断効率が高いためです。[66]
ガーネット紙は家具職人がむき出しの木材を仕上げるために好んで使用します。[67]
ガーネット砂は水のろ過媒体 としても使用されます。
研磨材としてのガーネットは、ブラストグレードとウォータージェットグレードの2つのカテゴリーに大別できます。ガーネットは採掘され、収集されると、より細かい粒子に粉砕されます。60メッシュ（250マイクロメートル）より大きいすべての破片は通常、サンドブラストに使用されます。60メッシュ（250マイクロメートル）から200メッシュ（74マイクロメートル）の間の破片は通常、ウォータージェット切断に使用されます。200メッシュ（74マイクロメートル）より細かい残りのガーネット破片は、ガラスの研磨とラッピングに使用されます。用途に関係なく、より大きな粒子サイズはより速い作業に使用され、より小さな粒子サイズはより細かい仕上げに使用されます。[68]
研磨用ガーネットには様々な種類があり、その起源に基づいて分類することができます。現在、研磨用ガーネットの最大の供給源は、インドとオーストラリアの海岸に豊富に存在するガーネットを多く含む海岸砂であり、主な生産国はオーストラリアとインドです。[69]
この素材は、安定供給、大量生産、そしてクリーンな素材であることから、特に人気があります。この素材の一般的な問題は、イルメナイトと塩化物化合物の存在です。この素材は過去数世紀にわたり、海岸で自然に粉砕され、磨り潰されてきたため、通常は細かいサイズでしか入手できません。南インドのトゥティコリン海岸のガーネットのほとんどは 80 メッシュで、56 メッシュから 100 メッシュのサイズまであります。[引用が必要]
リバーガーネットはオーストラリアに特に豊富に産出する。リバーサンドガーネットは砂鉱床として産出する。[70]
ロックガーネットは、おそらく最も長い間使用されているガーネットの種類です。この種類のガーネットは、アメリカ、中国、インド西部で生産されています。これらの結晶は粉砕機で粉砕され、その後、風送、磁気分離、ふるい分け、必要に応じて洗浄によって精製されます。このガーネットは粉砕されたばかりなので、最も鋭いエッジがあり、他の種類のガーネットよりもはるかに優れた性能を発揮します。川ガーネットと海岸ガーネットはどちらも、数十万年にわたる回転効果によりエッジが丸くなっています。米国ニューヨーク州ウォーレン郡のゴアマウンテンガーネットは、工業用研磨材として使用されるロックガーネットの重要な供給源です。[3]
参照
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さらに読む
- ハールバット、コーネリアス S.; クライン、コーネリス、1985 年、「鉱物学マニュアル」、第 20 版、Wiley、ISBN 0-471-80580-7
- 宝石の色彩百科事典、ISBN 0-442-20333-0
外部リンク
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- http://www.gemstonemagnetism.com には、ガーネットとガーネットの磁性に関する包括的なセクションが含まれています。
- USGS ガーネットの場所 – 米国
- http://gemstone.org/education/gem-by-gem/154-garnet
- http://www.mindat.org/min-10272.html
- 議会法図書館のブログにおけるガーネットに関するブログ投稿
- https://www.birthstone.guide/garnet-birthstone-meaning ガーネット誕生石のストーリー