カマサイト

カマサイト
ニッケル鉄鉱物の2つの形態、カマサイトとテーナイトを示すウィドマンシュテッテンパターン
一般的な
カテゴリ	隕石鉱物
式 （繰り返し単位）	α-(Fe,Ni); Fe 0 0.9 Ni 0 0.1
シュトランツ分類	1.AE.05
結晶系	アイソメトリック
クリスタルクラス	六八面体（m 3 m） HM記号：（4/m 3 2/m）
空間群	私は3メートル
識別
式量	56.13グラム/モル
色	アイアンブラック、スチールグレー
クリスタル習慣	塊状 – 均一に区別できない結晶が大きな塊を形成している
胸の谷間	不明瞭
骨折	ハックリー – ギザギザで裂けた表面（例：破砕された金属）。
モース 硬度	4
光沢	メタリック
連勝	グレー
比重	7.9
その他の特徴	非放射性、非磁性、非蛍光。
参考文献	[1] [2]

カマサイトは鉄とニッケルの合金で、地球上では隕石の中にのみ存在します。国際鉱物学協会(IMA) によると、カマサイトは天然鉄鉱物のニッケルを多く含む変種であると考えられています。^{[3] [4]鉄とニッケルの比率は 90%:10% から 95%:5% の間です。}コバルトや炭素など他の元素が少量含まれている場合もあります。この鉱物は金属光沢があり、灰色で、結晶構造は等方性六八面体ですが、明確な劈開はありません。密度は約 8 g/cm ^3で、モース硬度は 4 です。バルケナイゼンと呼ばれることもあります。

この名前は1861年に造られ、ギリシャ語の語源καμακ-「カマック」またはκάμαξ「カマク」に由来し、つるの棒を意味します。^[5]これは鉄隕石（オクタヘドライト型とヘキサヘドライト型）の主成分です。オクタヘドライト型では、ウィドマンシュテッテンパターンを形成するテーナイトと交互に並ぶ帯状で見つかります。ヘキサヘドライト型では、ノイマン線と呼ばれる細い平行線がよく見られ、これは衝突による衝撃により隣接するカマサイトプレートが構造的に変形した証拠です。

時にはカマサイトがテーナイトと非常に密接に混ざり合って、視覚的に区別することが困難なプレサイトを形成することがあります。記録されている最大のカマサイト結晶は、92×54×23 cm（36.2×21.3×9.1インチ）の大きさでした。^[6]

カマサイトは、トムソン構造や非常に高い密度など、多くのユニークな物理的特性を備えています。

カマサイトは不透明で、その表面にはさまざまな色合いの灰色の縞模様、つまり「キルティング」模様が見られます。カマサイトは金属光沢があります。カマサイトの硬度は衝撃の程度によって変わりますが、一般的にモース硬度スケールで 4 に相当します。衝撃によりカマサイトの硬度は増加しますが、衝撃履歴を決定する上でこれは 100% 信頼できるものではありません。カマサイトの硬度が増加する理由は他にも無数にあります。^[7]

カマサイトの測定密度は7.9  g/cm ³。塊状の結晶性を持ちますが、通常、自然発生では個々の結晶を区別できません。カマサイトには劈開面がないため、破片状になっています。カマサイトは磁性があり、等尺性であるため、光学的に等尺性に動作します。

カマサイトはテーナイトと共に産出され、カマサイトとテーナイトの混合領域はプレサイトと呼ばれます。^[8]

テナイトには、カマサイト（5～12重量%のNi）よりも多くのニッケル（12～45重量%のNi）が含まれています。ニッケル含有量の増加により、テナイトは面心格子を持ちますが、カマサイトは鉄含有量が多いため、体心格子になります。この違いは、ニッケルと鉄はサイズが似ていますが、原子間の磁気相互作用と量子相互作用が異なるために発生します。^[9]

X線粉末試験とその後の顕微鏡検査で、正方晶相の証拠が観察された。試験したところ、2つの隕石のd値は「正方晶単位格子に基づいて指数付けできるが、立方晶または六方晶単位格子に基づいて指数付けできない」ものであった。^[9]これは鉄の六方晶多形であるe鉄であると推測されている。

トムソン構造は、通常ウィドマンシュテッテンパターンと呼ばれ、カマサイトを含む隕石によく見られるテクスチャです。これらは通常、カマサイトとテーナイトが交互に現れる帯です。1804年、ウィリアム・トムソンは、硝酸（HNO
₃ウィドマ​​ンシュテッテン伯爵は鉄隕石を加熱していたときに、カマサイトとテーナイトの異なる酸化率によって生じる幾何学模様に気づいた。[10] ウィドマンシュテッテン伯爵は多くの同僚にこの模様^について手紙で伝え、ほとんどの文献でウィドマンシュテッテン模様と呼ばれるようになった。

トムソン構造またはウィドマンシュテッテンパターンは、隕石が冷えると形成されます。高温では、鉄とニッケルはどちらも面心格子を持ちます。隕石が形成されると、完全に溶融したテーナイト（1500 °C 以上）として始まり、723 °C を超えて冷却すると、合金の主な準安定相がテーナイトに変化し、カマサイトが沈殿し始めます。隕石が 723 °C 以下に冷却されるこの期間にトムソン構造が形成され、隕石の温度、圧力、および組成によって大きく影響を受ける可能性があります。^[8]

カマサイトは不透明で、反射光顕微鏡でのみ観察できます。等尺性であるため、等方的に動作します。

隕石が 750 °C 以下に冷却されると、鉄はカマサイト相に移行して磁性を帯びるようになる。この冷却中に、隕石は非従来型の熱残留磁化を呈する。地球上の熱残留磁化により、地殻で形成された鉄鉱物は、室温で同じ磁場内で形成された場合よりも高い磁化を示す。これは、テーナイトがカマサイトへと冷却される際に誘発される化学的残留過程によるものと思われるため、非従来型の熱残留磁化である。これが特に興味深いのは、これが普通コンドライトの磁場のすべてを説明することが示されており、その磁場は 0.4エルステッド(記号 Oe) ほどの強さであることがわかっている。^[11]

カマサイトは、体心立方単位格子を持つ等尺性鉱物です。カマサイトは通常、大きな結晶では見つかりませんが、発見され記録されている異常に大きいカマサイト結晶は、92×54×23センチメートルの大きさでした。 ^[12]大きな結晶は非常にまれですが、結晶学はトムソン構造の形成に重要な役割を果たしていることを理解することが非常に重要です。

カマサイトは等軸の六八面体結晶を形成し、これにより結晶は多くの対称要素を持ちます。カマサイトは、ヘルマン・モーガン表記法では 4/m 3 2/m クラスに分類され、3 つの 4 倍軸、4 つの 3 倍軸、6 つの 2 倍軸、および 9 つの鏡面を持ちます。カマサイトの空間群は Fm 3 m です。

カマサイトはα-(Fe, Ni)、 Feの繰り返し単位から構成されています
_0.9ニ
_0.1、セル寸法は a = 8.603  Å、Z = 54  Å、V = 636.72  Å ³です。ゼロ価鉄（金属 Fe ⁰ ）原子間の磁気相互作用と量子相互作用により、カマサイトは体心格子を形成します。

カマサイトはα-(Fe, Ni)、 Feの繰り返し単位から構成されています
_0.9ニ
_0.1^{鉄とニッケルは両方とも原子価ゼロ（Fe 0}と Ni ⁰ ）で、鉄隕石によく見られる金属元素です。微量元素を除いて、通常は鉄90％、ニッケル10％で構成されていると考えられていますが、鉄95％、ニッケル5％の比率になることもあります。これにより、鉄はカマサイトのどのサンプルでも主要な元素になります。ダナ分類システムとニッケル・ストランツ分類システムの両方で、鉄は天然元素と一緒にグループ化されています。^[9]

カマサイトは 723 °C あたりで形成され始めます。鉄は面心型から体心型に分裂しますが、ニッケルは面心型のままです。これに対応するために、鉄の濃度が高い領域が形成され始め、ニッケルが周囲の領域に移動して、ニッケルの末端成分であるテーナイトが生成されます。

カマサイトの微量元素については、多くの研究が行われてきました。カマサイトに含まれる最も注目すべき微量元素は、ガリウム、ゲルマニウム、コバルト、銅、クロムです。これらのうち最も注目すべきはコバルトで、ニッケル含有量は 5.26% から 6.81% の範囲で変化し、コバルト含有量は 0.25% から 0.77% の範囲になります。^[13]これらの微量元素はすべて金属であり、カマサイトとテーナイトの境界付近に現れることから、隕石が形成された環境に関する重要な手がかりが得られます。質量分析により、カマサイトには平均16.31 （μg/g）、イリジウム平均5.40（μg/g）、オスミウム平均3.89（μg/g）、タングステン平均1.97（μg/g）、金平均0.75（μg/g）、レニウム平均0.22（μg/g）という相当量の元素が含まれていることが明らかになりました。 ^[14]最も注目すべきは、相当量のコバルトとプラチナが含まれていることです。

カマサイトの硫化は実験室環境で実験的に行われています。硫化の結果、3つの異なる相が生まれました。モノ硫化物固溶体（Fe
_x（ニ、コ）
_1-xS）、ペントランド鉱相（Fe
_x（ニ、コ）
_9-xS
₈）、およびPに富む相も発見された。これは、太陽系星雲と同時期の条件を構築するために実験室で行われた。この情報があれば、初期の太陽系の熱力学的、運動学的、物理的条件に関する情報を抽出できる可能性がある。隕石中の硫化物の多くは不安定で破壊されているため、これはまだ推測の域を出ない。^[15]カマサイトはトチリナイト（Fe^2歳以上
· 5-6 (マグネシウム、鉄^2歳以上
）
₅S
₆（おお）
₁₀これは、隕石全体がどの程度変化したかを知る手がかりとなる。カマサイトからトチリナイトへの変化は、岩石顕微鏡、走査型電子顕微鏡、電子プローブ分析で確認できる。研究者はこれを利用して、サンプルに生じた変化の量を簡単に指標化することができる。この指標は、後で隕石の変化がそれほど明確でない他の部分を分析する際に参照することができる。^[16]

テーナイトは、カマサイト-テーナイト固溶体のニッケルを多く含む最終成分です。テーナイトは地球上で自然に発生しますが、カマサイトは宇宙から来た場合にのみ地球上で見つかります。カマサイトは形成時にテーナイトを形成し、ニッケルを周囲に排出します。この領域がテーナイトを形成します。カマサイト格子の面心性とニッケル格子の体心性により、2つが接触すると複雑な角度を形成します。これらの角度は、トムソン構造で巨視的に現れます。また、この関係により、アタキサイト、ヘキサヘドライト、オクタヘドライトという用語が生まれました。アタキサイトは、大まかに六面体または八面体構造を示さない隕石を指します。6重量%以下のニッケルで構成された隕石は、カマサイトの結晶構造が等尺性であり、隕石が立方体になるため、ヘキサヘドライトと呼ばれることがよくあります。同様に、隕石が面心テーナイトで占められている場合、それは八面体石と呼ばれます。これは、テーナイトの八面体結晶境界からカマサイトが溶け出し、隕石が八面体に見えるようになるためです。六面体石と八面体石はどちらも、隕石が結晶面に沿って破壊されたとき、またはトムソン構造を強調する準備ができたときにのみ出現するため、多くは最初は誤ってアタキサイトと呼ばれています。^{[8] [17]}

カマサイトは723℃ ^[8]または600℃(Stacey and Banerjee, 2012) ^{[11]以下の温度でのみ安定します。これは鉄が体心結晶構造を形成できるほど冷える温度だからです。カマサイトは宇宙}空間でのみ形成されるため、低圧でのみ安定すると推測されます。[ ^8]

カマサイトの金属組織学的およびX線回折法を用いて、隕石の衝撃履歴を調べることができます。硬度を用いて衝撃履歴を調べる試みは行われましたが、信頼性が低すぎることが判明しました。ビッカース硬度試験をいくつかのカマサイトサンプルに適用したところ、衝撃を受けた隕石の硬度は160～170 kg/mm、衝撃を受けていない隕石の硬度は244 kg/mmにも達することがわかりました。^[7]衝撃は、金属組織学的およびX線回折法を用いて測定可能な、独特の鉄変態構造を引き起こします。金属組織学的およびX線回折法を用いて衝撃履歴を調べた結果、地球上で発見された隕石の49%に衝撃の証拠が含まれていることが判明しました。

カマサイト隕石は地球上のすべての大陸で発見されており、火星でも発見されています。^[18]

カマサイトは高温、低圧、酸素などの反応性の高い元素をほとんど必要としないため、主に隕石と関連付けられています。コンドライト隕石は、存在するコンドリュールに基づいてグループに分けられます。エンスタタイトコンドライト、炭素質コンドライト、および普通コンドライトの3つの主要なタイプがあります。普通コンドライトは、地球上で発見された隕石の中で最も豊富なタイプで、記録されているすべての隕石の85％を占めています。^[17]普通コンドライトはすべて3つの異なる発生源に由来すると考えられているため、LL、L、およびHの3つのタイプがあります。LLは低鉄、低金属、Lは低鉄含有量、Hは高鉄含有量を意味します。すべての普通コンドライトにはカマサイトが含まれており、HコンドライトからLLコンドライトに移行するにつれて、その量は減少します。^[19] カマサイトは、あまり一般的ではないメソシデライトやEコンドライトの多くにも見られます。 Eコンドライトは主にエンスタタイトでできており、地球に落下する隕石のわずか2％を占める。Eコンドライトは、通常のコンドライトとはまったく異なる起源の岩石を持っている。^[17] Eコンドライトのカマサイトの分析では、ニッケル含有量が平均よりも少ないことがわかった。^[20]

カマサイトは宇宙でのみ形成され、地球上では隕石としてのみ発見されるため、地球上での存在量は非常に少ない。太陽系外での存在量を特定することは困難である。カマサイトの主成分である鉄は、宇宙で6番目に豊富な元素であり、一般的に金属とみなされる元素の中で最も豊富である。^[21]

カマサイトはアリゾナ州メテオクレーターで発見され、研究されている。メテオクレーターは地球上で最初に確認された隕石衝突地点であり、1950年代まで広く認識されていなかった。1960年代に米国地質調査所は、その場所の周辺から採取された標本の中にカマサイトを発見し、この鉱物が隕石と関連していることを示した。^[22]

カマサイトは主に隕石上に生成されますが、火星などの地球外天体でも発見されています。これは火星探査ローバー（MER）オポチュニティによって発見されました。カマサイトは火星で発生したものではなく、隕石によって火星に運ばれたものです。この隕石はメソシデライトというあまり知られていないクラスに分類されるため、特に興味深いものでした。メソシデライトは地球上では非常にまれであり、火星での発生は、そのより大きな源岩の起源に関する手がかりとなります。^[23]

カマサイトは希少で、一般的に見た目が地味なため、個人収集家の間では人気がない。しかし、多くの博物館や大学がカマサイトの標本をコレクションしている。通常、カマサイトの標本は、トムソン構造を際立たせるために研磨剤と酸を使って準備される。標本の準備には、トムソンがトムソン構造を浮かび上がらせるために硝酸を使ったように、溶媒で洗うことが含まれる。その後、強く研磨されて光沢が出る。一般に、この処理の後、カマサイトはテーナイトよりもわずかに暗く見えるため、カマサイトとテーナイトは簡単に区別できる。^[24]

カマサイトとテーナイトはどちらも経済的に価値がある可能性がある。小惑星採掘をより収益性の高いものにする選択肢は、微量元素を集めることである。1つの難しさは、プラチナや金などの元素の精製である。プラチナの価値は約12,000米ドル/kg（カマサイトには16.11μg/gのプラチナが含まれる）、金の価値は約12,000米ドル/kg（カマサイトには0.52μg/gの金が含まれる）であるが、利益が出る可能性はかなり低い。^[25]地球から材料を輸送するにはコストがかかるため、宇宙利用のための小惑星採掘の方が現実的である可能性がある。国際宇宙ステーションのモジュールを他のミッションに再利用するという現在の計画と同様に、鉄隕石は宇宙で宇宙船を建造するために使用できる。NASAは宇宙で宇宙船を建造する予備計画を提出している。^[26]

• 隕石学用語集

• メイソン B.、1962:隕石。J. ワイリー & サンズ、ニューヨーク

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