ゲーサイト

ゲータイト（/ ˈ ɡ ɜːr t aɪ t /、^{[ 6 ] [ 7 ]}米国では/ ˈ ɡ oʊ θ aɪ t / ^{[ 8 ] [ 9 ]}とも）は、ダイアスポア群の鉱物で、酸化水酸化鉄（III）からなり、特にα-多形体です。土壌や堆積物などの低温環境で見つかります。ゲータイトは、顔料（茶色の黄土）として古くからよく知られています。フランスのラスコー洞窟から採取された塗料顔料のサンプルに、その使用の証拠が見つかっています。1806年にドイツのヘルドルフにあるホラーツズグ鉱山で見つかったサンプルに基づいて初めて記載されました。^{[ 4 ]}この鉱物は、ドイツの博学者で詩人のヨハン・ヴォルフガング・フォン・ゲーテ（1749–1832）にちなんで名付けられました。

ゲータイトは、三価鉄を含むオキシ水酸化鉄です。錆や沼鉄鉱の主成分です。ゲータイトのモース硬度は5.0～5.5 、比重は3.3～4.3です。この鉱物は柱状の針状結晶（「針状鉄鉱石」^{[ 3 ]}）を形成しますが、より一般的には塊状です。^{[ 2 ]}

フェロキシハイトとレピドクロサイトはどちらも、地球表面の圧力と温度条件下で安定なオキシ水酸化鉄 FeO(OH) の多形です。これらはゲータイトと同じ化学式を持っていますが、結晶構造が異なるため、別の鉱物です。 ^{[ 5 ]}

さらに、ゲータイトには地球内部の条件に関連する可能性のある高圧高温多形がいくつか存在する。これらには斜方晶系の結晶構造を持つε-FeOOH ^{[ 10 ] 、水素を失う[ 11 ]}または失わない^{[ 12 ]}立方晶系の黄鉄鉱型多形、および超高密度の六方晶構造^{[ 13 ]}が含まれる。

ゲータイトは、類似の酸化アルミニウム水酸化物鉱物であるダイアスポアと同じ結晶構造を持つ。酸素イオンと水酸化物イオンは六方最密充填構造を形成し、鉄イオンは陰イオン間の八面体サイトを埋める。鉄イオンが占めるサイトは結晶の長さに沿って走る対になった鎖を形成し、各対の2つの鎖は水酸化物イオンによって結合されている。^{[ 14 ]}

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  ゲータイトの結晶構造を[001]方向に沿って見た図。赤色のイオンは鉄、白色のイオンは酸素、黄色のイオンは水酸化物である。
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  [010]に沿って見たゲータイト結晶構造

ゲータイトは、他の鉄を豊富に含む鉱物の風化によって形成されることが多く、そのため土壌の一般的な成分であり、ラテライト土壌に濃縮されています。ナノ粒子状の自生ゲータイトは、海洋および湖沼堆積物の両方で一般的な続成作用による鉄オキシ水酸化物です。 ^{[ 15 ]}ゲータイトの形成は、Fe ²⁺ (二価鉄) から Fe ³⁺ (三価鉄) への酸化状態の変化によって特徴付けられ、これによりゲータイトは地表条件で存在することができます。この酸化状態の変化により、ゲータイトは一般的に仮像として見られます。鉄を含む鉱物が土壌内の酸化ゾーンに運ばれると、鉄は鉄(II)から鉄(III)に変化しますが、元の鉱物の形状は保持されます。一般的なゲータイトの仮像には、黄鉄鉱、菱鉄鉱、白鉄鉱などがありますが、適切な条件が満たされれば、鉄(II)を含む鉱物はどれでもゲータイトの仮像になる可能性があります。ゲータイトは、地下水やその他の堆積条件下で沈殿したり、熱水鉱床の一次鉱物として形成されることもある。また、特定の細菌の排泄過程によっても生成されることがわかっている。^{[ 16 ]}

ゲータイトは地球上のあらゆる場所で見られ、通常は団塊、鍾乳石、オオライト（小さな丸い粒がセメントで固められた形態）^{[ 4 ]} 、腎臓形またはブドウ状（ブドウの房のような球形）の集積物として存在します。また、非常に一般的な仮晶でもあります。湧水の源流の湿地帯（「沼鉄鉱」）、洞窟の床、湖や小川の底などでよく見られます。硫化物鉱床の酸化によって生じるボックスワークスまたはゴッサンは、ゲータイトと他の酸化鉄および石英から形成されます。^{[ 17 ] [ 2 ]}

ゲータイトの重要な鉱床は、イングランド、キューバ、およびアメリカ合衆国のミネソタ州、ミズーリ州、コロラド州、アラバマ州、ジョージア州、バージニア州、テネシー州で発見されている。^{[ 17 ] [ 2 ]}

火星のクレーター、グセフでは、 NASAのスピリット探査車によって、量こそ多くはないものの、位置的に重要な堆積物が発見されており、火星の進化の初期段階に液体の水が存在していたという強力な証拠となっている。^{[ 18 ]}

カサガイの歯は直径わずか数十ナノメートルのゲータイト繊維が約80％を占めており、欠陥に敏感ではないほど小さいため、3.5～6.0 GPaという極めて高い引張強度と弾性率を実現している。 120 ± 30  GPa。^{[ 19 ] [ 20 ]}

現代における主な用途は鉄鉱石であり、褐鉄鉱と呼ばれている。^{[ 4 ]}ゲータイトは黄土顔料の重要な成分であり、^{[ 21 ]}旧石器時代から赤色顔料として熱処理されてきた。^{[ 22 ]}熱帯気候の蛇紋岩の上に発達した鉄分豊富なラテライト土壌は、鉄分だけでなく他の金属も採掘されている。^{[ 23 ]}

良質なゲータイト標本は希少であるため、貴重な収集品となっている。^{[ 17 ]}縞模様や虹色の変種は、ジュエリー製作のためにカボションにカットされ、研磨される。^{[ 24 ]}

古代フリギア王国の王家の墓から、伝説のミダス王の父であるゴルディアス王のものとされる遺体が発見された。埋葬布はゲータイトを含む染料で着色されており、本来の色褪せていない状態では、まるで金で織られたかのように見えただろう。歴史家たちは、ミダス王の黄金の指の伝説は、フリギア王族がそのような金色の織物で作られた服を着ていたことに由来するのではないかと推測している。^{[ 25 ] [ 26 ]}

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  虹色の針鉄鉱、フィロン シュル マイン、タルシス、ウエルバ、スペイン
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  ブラジル、ミナスジェライス州産のゲータイト
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  ここでは、鋭利な円盤状のカルサイトが完全にゲータイトに置き換わっており、元の形状が完全に保存されている。
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  ゲータイトコーティング／錆びた黄鉄鉱キューブの交換
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  米国コロラド州パーク郡ジョージ湖産の微細結晶化したゲータイト標本
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  ミシガン州マーケット郡ネガウニー産のゲータイト

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• 人名にちなんで名付けられた鉱物のリスト

• スペンサー、レナード・ジェームズ（1911）。「ゲーテ派」 。ブリタニカ百科事典（第11 版）。