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| ガイアナ人 | |
|---|---|
 ガイアナ北西部ディレクタークリークのメルマイト岩片。最大の標本の長軸は8.5mm。メルマイトはガイアナ石と他の6つのクロム含有鉱物で構成されており、ディレクタークリークの上流支流で小さな緩い沖積粒子としてのみ報告されている。[1] | |
| 一般的な | |
| カテゴリ | 酸化鉱物 |
| 式 （繰り返し単位） | クロオ |
| IMAシンボル | ガイ[2] |
| 結晶系 | 斜方晶系 |
| クリスタルクラス | 双錐体（mmm） HM記号：（2/m 2/m 2/m） |
| 空間群 | プンム |
| 識別 | |
| 参考文献 | [3] |
ガイアナ石(CrOOH) はクロム 酸化物鉱物で、ブレイスウェライト (CrOOH) やグリマルディアイト (CrOOH)、エスコライト( Cr 2 O 3 ) として知られる他のクロム酸化物鉱物との共生によって形成されるが、初期の発見ではこれらは互いにほとんど区別がつかなかった。これらの酸化物は互いに非常に密接に共生して形成されたため、当初は誤って、以前はメルマイトとして知られていた単一の鉱物であると特定された。[4]これらのクロム酸化物多形 の複雑な歴史とこれまで発見されていなかった性質のため、以前はメルマイトとして知られていた鉱物に関する多くの初期の実験で見つかった情報がガイアナ石と関連しているかどうかは不明であり[5]、メルマイトに関する今後の言及ではガイアナ石を含む鉱物の集合体で構成されていたことが暗示されている。天然のガイアナ石の稀少性と共生による複雑さは実験作業を妨げ、鉱物のより良い実験に役立つ実験室での合成サンプルにつながります。[1] [5]
構成
ガイアナ石の化学式はCr 3+ O(OH)で、主にX線粉末回折と化学データによって最初に特定され[1]、最近の研究ではX線回折、光反射率、および赤外線吸収(IR)分光法によって確認されています。[6] ガイアナ石は、同じくクロム酸化物であるブレイスウェライトとグリマルディアイトと三形であり、正確な化学式を共有しています。鉱物構造が異なるのは、それぞれ空間群Pnnmの斜方晶系、空間群Pbnmの斜方晶系、および空間群R3mの六方晶系である点のみです。[7] [8] 2つのプロセスのいずれかによってCrO 2 の親化合物から形成されます。 CrO 2をCrOOH に変換する最初のプロセスは、H 2 O と還元剤 (シュウ酸または鋼) の存在下で CrO 2を還元することによって起こり、化学式 (2CrO 2 + H 2 O → 2CrO(OH) + 1 ⁄ 2 O 2 ) が得られます。2 番目のプロセスは、溶液を溶媒として使用してクロムイオンを酸化することです。このような反応は、化学式 (3CrO 2 + 2NaOH → Na 2 CrO 4 + 2CrO(OH)) で表されます。[9]
構造
ガイアナ石と他の酸化クロムの多形体の化学組成は同一であるため、鉱物の構造が各鉱物を定義し、互いに区別する上で主要な特徴となり、ガイアナ石の最も重要な属性となっている。[10] 実験室で合成されたサンプルは、個別の結晶形で識別され、α-CrOOH（グリマルディアイト）、β-CrOOH（ガイアナ石）、Γ-CrOOH（ブレイスウェライト）と表記される。[11] ガイアナ石は斜方晶系結晶構造を持ち、空間群はPnnm、点群は2/m2/m2/mである。[8] セル寸法はa = 4.857 Å、b = 4.295 Å、c = 2.958 Åで、構造は（101）に平行な酸素原子の六方最密充填に基づいており、エッジを共有するCrO 6八面体は酸素コーナーで接続され、（101）に平行な八面体の層を形成します。[6] 簡単に言えば、Cr原子はそれぞれ6つの酸素原子に囲まれており、短い水素結合はc軸に垂直な鏡面にあります。隣接する平面のこれらの結合は互いに反対方向に整列しているため、親化合物よりも対称性のレベルが低くなります。[11]
水素結合効果を明らかにし、水素中心モデルと水素非中心モデルのどちらが水素結合効果を最もよく表しているかを判断するために行われた研究では、水素結合距離が臨界距離に非常に近いため、どちらのモデルにも有意な差はないことが判明しました。[11]
物理的特性
ガイアナ石の純粋な鉱物サンプルを入手するのは非常に難しいため、実験はX線と光学的研究によって決定された既知の複雑な組成のサンプルで行われます。[1] 酸化クロム鉱物の複雑な共生により、硬度、測定密度、劈開、癖、光沢などの物理的特性を分析するにはサンプルが不十分になり、不完全なデータが得られ、それぞれの値を決定することができません。 [ 8] ただし、X線回折によってほぼ完全にガイアナ石であることが示されたいくつかの「メルマイト」粒子には、黄褐色の縞があります。[1] その他の既知の物理的特性は、この鉱物が2つの主要な場所のどちらで発見されたかによって大きく異なります。ガイアナ産のサンプルは、長さ 0.1 mm にもなる柱状結晶の茶色、赤色、時には緑色で特徴付けられ、薄緑色から緑がかった黒色の変種が柱状微結晶集合体の中に時折形成されているのが見られます [1]。一方、フィンランドのオトクンプ鉱山産のサンプルは、1.0 mm 未満のサイズのエスコライトの小さな結晶を置き換えた、金茶色から緑がかった茶色の繊維の集合体として産出しています[1] 。
地質学的発生
ガイアナ石とその多形は、かつてイギリス領ギアナであったメルメ川の沖積砂利鉱床内のエスコライトで最初に発見され、互いに細粒の集合体として産出しました。石英と密接に関連した小さな丸い砂利として説明されました。[10] 遊離金、パイロフィライトロゼット、両端が尖った石英結晶と一緒に存在することからも、これらの産出は熱水起源であることが示唆されます。 [1]フィンランドでも、オウトクンプ鉱山のスカルン化した珪岩を切断する硫化物に富んだ鉱脈 で産出され、繊維状の仮像として発達しました。鉱物組成としては炭酸塩鉱物、亜鉛を含むクロム鉄鉱、ルチル、ウラン鉱、ノラナイト、グラファイト、ジルコン、チタン石、コランダム[ 10]、およびクロムを多く含むトレモライトスカルン、メタクォーツァイト、緑泥石鉱脈[8]が含まれる。 地質学的に稀なため、実験用ガイアナ石の多くは研究室で合成されている。[6]
特別な特徴
ガイアナ石は、比較的孤立しており、希少で、ごく微量しか存在しないことから、歴史的にも政治的にも重要な役割を担ったことは一度もない。鉱石としては、その存在量が少ないことから経済的価値や可能性について否定的な見方があり、その結果、産業や商業において重要な役割を担ったことは一度もない。[4] 最近では、酸化クロムで作られたセルは現在の技術と比較してより効率的な充放電プロセスを与える可能性があるため、充電式リチウム電池のカソード材料としてガイアナ石などの酸化クロムを組み込むことを目的とした実験が行われていますが、現在の技術と比較してガイアナ石とその多形を使用することの経済的実現可能性については言及されていません。[12]
地理的位置
ガイアナ石とその多形は、かつてイギリス領ギアナで現在はガイアナとして知られる地域のメルメ川の鉱床で最初に発見されました。メルメ川の小さな支流でマザルニ川に流れ込むディレクター・クリークの上流支流で最も豊富に見られます。最も近い居住地域はカマクサと呼ばれる政府の休憩所兼水上飛行機の停留所で、メルメ石地域はその南西約10マイル（16 km）にあります。[1] ガイアナ最大のメルメ石の帯はロベロ尾根の麓に沿っており、ロライマのような砂岩、礫岩、火山灰で構成されており、鉱床全体はロライマ層の断崖と広大な崖錐斜面の間に含まれる低地の沼地と森林地帯にあります。[1] 鉱物が発見された比較的狭い地域は、地元起源であることと、周囲の尾根の岩石内での穏やかな熱水活動の兆候を示しています。[1] ガイアナ石の唯一の重要な産地はフィンランドのオウトクンプ鉱山であり、銅鉱山であるにもかかわらず、鉱山内では銅、蛇紋岩、スカルン岩とともに推定700万トンの金属クロムが発見されました。[13]
参考文献
- ^ abcdefghijk Milton, C., Appleman, DE, Appleman, MH, Chao, ECT, Cuttitta, F., Dinnin, EJ, Dwornik, BL, Ingram, BL, Rose Jr., HJ (1976): Merumite, a complex assemblage of chromium mines from Guyana. US Geol. Surv. Prof. Paper, 887, 1–29.
- ^ Warr, LN (2021). 「IMA–CNMNC承認鉱物記号」. Mineralogical Magazine . 85 (3): 291–320. Bibcode :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616.
- ^ 鉱物アトラス
- ^ ab Milton, C. & Narain, S. (1969): ガイアナにおけるメルマイト鉱床の発見。Econ. Geol., 64, 910–914。
- ^ ab Tombs, NC, Croft, WJ, Carter, JR, Fitzgerald, JF (1964): CrOOHの新しい多形。Inorg. Chem., 3, 1791–1792。
- ^ abc Jahn, S., Wunder, B., Koch-Mueller, M., Tarrieu, L., Pohle, M.,Watenphul, A., Taran, M. (2012). 「圧力誘起によるガイアナ石β-CrOOHの水素結合対称化：分光法とab initioシミュレーションによる証拠」European Journal of Mineralogy 24(5): 839-850.
- ^ Fleischer, M., Mandarino, JA (1977) 新しい鉱物名、American Mineralogist、62、173-176。
- ^ abcd John W. Anthony、Richard A. Bideaux、Kenneth W. Bladh、Monte C. Nichols編、(2003)Handbook of Mineralogy、Mineralogical Society of America、Chantilly、VA 20151-1110、USA。http://www.handbookofmineralogy.org/。
- ^ 柴崎 勇 (1972) 斜方晶系CrOOHの合成と反応機構 Mat. Res. Bull. Vol. 7, pp. 1125-1134, 1972.
- ^ abc Shpachenko, AK, Sorokhtina, .NV, Chukanov, NV, Gorshkov, AN, Sivtsov, AV (2006). 「天然γ-CrOOHの生成と組成特性」 Geochemistry International 44(7): 681-689.
- ^ abc Fujihara, T., Ichikawa, M., Gustafsson, T., Olovsson, I., Tsuchida, T. (2002): b-CrOOHの幾何同位体および水素結合効果に関する粉末中性子回折研究。J. Phys. Chem. Solids, 63, 309–315。
- ^ Boldyrev, YI, Ivanova, ND, Sokolsky, GV, Ivanov, SV, Stadnik, OA (2013). 「充電式および一次リチウム電池用の薄膜非化学量論的酸化クロム系カソード材料。」 Journal of Solid State Electrochemistry 17(8): 2213-2221.
- ^ Kouvo, O. および Y. Vuorelainen (1958) Eskolaite、新しいクロム鉱物。アメール。鉱物、43、1098–1106。