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リモナイト（/ ˈ laɪ m ə ˌ n aɪ t /）は、さまざまな組成の水和鉄(III)酸化物-水酸化物の混合物からなる鉄鉱石です。一般式はFeO(OH) · n H 2 Oとよく表記されますが、酸化物と水酸化物の比率はかなり大きく変動する可能性があるため、これは完全に正確ではありません。リモナイトは、赤鉄鉱と磁鉄鉱とともに、3つの主要な鉄鉱石の1つであり、少なくとも紀元前400年から鉄の生産のために採掘されてきました。 [ 4 ] [ 5 ]
リモナイトは、古代ギリシャ語のλειμών ( leimṓn [ leː.mɔ̌ːn ] )、「湿った牧草地」またはλίμνη ( límnē [ lím.nɛː ] )、「沼地の湖」にちなんで名付けられました。これは、牧草地や沼地で沼鉄鉱として産出することに由来しています。[ 6 ]茶色の形態では、茶色の赤鉄鉱[ 7 ]または茶色の鉄鉱石[ 8 ]と呼ばれることもあります。
リモナイトは比較的密度が高く、比重は2.7から4.3まで変化します。[ 9 ]通常、中程度から濃い黄褐色です。釉薬をかけていない磁器の皿にリモナイトの条痕が現れると、常に黄褐色になります。この特徴により、条痕が赤い赤鉄鉱や、条痕が黒い磁鉄鉱と区別できます。硬度は1から5までとかなりばらつきがあります。薄片では赤、黄、または茶色に見え、屈折率は2.0～2.4と高いです。リモナイト鉱物は強い複屈折性を示しますが、粒径が小さいため、通常は検出できません。[ 10 ]
リモナイトは元々は単一の鉱物として定義されていましたが、現在では関連する含水酸化鉄鉱物の混合物のフィールド用語として認識されています[ 11 ] 。その中には、ゲータイト、レピドクロサイト[ 10 ]、アカガネイト[ 12 ]、ジャロサイト[ 13 ]などがあります。正確な鉱物組成の決定は、X線回折法でのみ実用的です[ 10 ]。リモナイト中の個々の鉱物は結晶を形成する可能性がありますが、リモナイト自体は結晶を形成しません。ただし、標本は繊維状または微結晶構造を示すことがあります[ 14 ]。リモナイトはしばしば団塊状または緻密で土状の塊として産出し、時には乳頭状、ブドウ状、腎臓状、または鍾乳石状になります。非晶質であることと含水領域で産出することから、リモナイトはしばしば粘土または泥岩として存在します。しかし、黄鉄鉱などの他の鉱物の仮像であるリモナイトも存在します。[ 9 ]これは、化学的風化によって黄鉄鉱の結晶が分子を水和して褐鉄鉱に変化するが、黄鉄鉱結晶の外部形状は残ることを意味する。褐鉄鉱の仮像は、他の酸化鉄、赤鉄鉱、磁鉄鉱、炭酸塩の菱鉄鉱、アルマンディンガーネットなどの鉄に富むケイ酸塩からも形成されている。
リモナイトは通常、赤鉄鉱と磁鉄鉱の水和、鉄を豊富に含む硫化物鉱物の酸化と水和、およびカンラン石、輝石、角閃石、黒雲母などの他の鉄を豊富に含む鉱物の化学的風化によって形成されます。[ 10 ]これはラテライト土壌の主要な鉄成分であることが多く、リモナイトラテライト鉱石はニッケルの供給源であり、微量元素として存在する可能性のあるコバルトやその他の貴重な金属の供給源でもあります。[ 15 ] [ 16 ]これはしばしば鉱山操業からの流出水に堆積します。
ニッケルを豊富に含む褐鉄鉱は、ニッケルの最大の埋蔵量である。このような鉱物は、ラテライトニッケル鉱床に分類される。[ 17 ]
最初の用途の1つは顔料としてでした。黄色の形態はキプロスで有名な黄土色を生成し[ 18 ]、より暗い形態はより土っぽい色調を生成しました。褐鉄鉱を焙焼すると、部分的に赤鉄鉱に変化し、赤色黄土色、焦げ茶色、シエナ色が生成されます[ 19 ]。沼鉄鉱と褐鉄鉱泥岩は鉄の供給源として採掘されます。
ケイ酸鉄酸化物の鉄帽または鉄帽は、通常、硫化物鉱床の激しい酸化の結果として形成されます。 [ 20 ]これらの鉄帽は、探鉱者によって埋蔵鉱石への道しるべとして使用されました。
リモナイトは、副産物として含まれる金を目的として採掘された。金を含む硫化物鉱床の酸化により、鉄鉱石や石英中の鉄帽に金が濃縮されることが多かった。一次鉱脈の金は、深く風化した岩石中のリモナイトに濃縮された。別の例として、ブラジルの深く風化した鉄鉱層は、結果として生じた土壌中のリモナイトとともに金を濃縮する役割を果たした。
リモナイトは人類が顔料として使用した最も初期の材料の1つであり、新石器時代の洞窟壁画や岩絵に見られる。[ 21 ]
最初の鉄鉱石はおそらく隕鉄であり、赤鉄鉱の方がはるかに製錬しやすかったが、鉄冶金の最初の証拠が見られるアフリカでは、褐鉄鉱が最も一般的な鉄鉱石である。製錬前に、鉱石を加熱して水分を蒸発させると、褐鉄鉱の多くが赤鉄鉱に変化した。その後、鉱石は1250 ℃以上に加熱されながら粉砕された[ 22 ]。この温度では金属鉄がくっつき始め、非金属不純物が火花として飛び散る。特にタンザニアでは、褐鉄鉱を処理するための複雑なシステムが開発された。[ 23 ]それにもかかわらず、製錬がブルームリーで行われていた時代には、赤鉄鉱と磁鉄鉱が依然として好まれる鉱石であり、紀元前1世紀の中国[ 24 ]と紀元1150年頃のヨーロッパ[ 25 ]で高炉が開発されて初めて、褐鉄鉱の鉄鉱石を最大限に活用できるようになった。
米国では沼鉄鉱や褐鉄鉱が採掘されていたが、高度な採掘技術の開発により、その採掘は終焉を迎えた。
金を含む褐鉄鉱の鉄帽は、カリフォルニア州シャスタ郡の鉱山地区で生産的に採掘された。[ 20 ]同様の鉱床は、スペインのリオ・ティントやオーストラリアのマウント・モーガンの近くでも採掘された。ジョージア州ランプキン郡のダロネガ金鉱帯では、褐鉄鉱を豊富に含むラテライト土壌またはサプロライト土壌から金が採掘された。
多くの鉱山で風化鉱床が枯渇したため、高エネルギー密度電池に使用されるニッケルの最も重要な供給源は褐鉄鉱となった。