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| オリビン | |
|---|---|
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| 一般的な | |
| カテゴリ | ネソケイ酸塩 オリビングループ オリビン系列 |
| 式 （繰り返し単位） | （マグネシウム、鉄）2SiO4 |
| IMAシンボル | オル[1] |
| ストルンツ分類 | 9.AC.05 |
| 結晶系 | 斜方晶系 |
| 空間群 | Pbnm（第62号） |
| 識別 | |
| 色 | 黄色から黄緑 |
| クリスタル習慣 | 大規模から粒状まで |
| 胸の谷間 | 貧しい |
| 骨折 | 貝殻状 |
| 粘り強さ | 脆い |
| モース 硬度 | 6.5～7.0 |
| 光沢 | 硝子体 |
| 連勝 | 無色または白色 |
| 透けて見える | 透明から半透明 |
| 比重 | 3.2–4.5 [2] [3] [4] [5] |
| 光学特性 | 二軸（+） |
| 屈折率 | n α = 1.630 ～ 1.650 n β = 1.650 ～ 1.670 n γ = 1.670 ～ 1.690 |
| 複屈折 | δ = 0.040 |
| 参考文献 | [6] [7] [8] |
鉱物オリビン（/ ˈ ɒ l . ɪ ˌ v iː n /）は、化学式が ( Mg , Fe ) 2 Si O 4 であるマグネシウム鉄ケイ酸塩です。 これは、ネオケイ酸塩またはオルトケイ酸塩の一種です。地球の上部マントルの主成分であり、[9]地球の地下では一般的な鉱物ですが、地表ではすぐに風化します。オリビンは、宝石のペリドット（またはクリソライト）などの多くの用途があるほか、金属加工プロセスなどの工業用途もあります。
マグネシウムと鉄の比率は、固溶体系列の2つの端成分間で異なります。フォルステライト（Mg端成分：Mg
2ＳｉＯ
4）およびファイアライト（Fe端成分：Fe
2ＳｉＯ
4）。オリビンの組成は、フォルステライト (Fo) および/またはファイアライト (Fa) のモル百分率で表すのが一般的です (例: Fo 70 Fa 30、または単に Fo 70で Fa 30も含む)。フォルステライトの融点は大気圧下では非常に高く、ほぼ 1,900 °C (3,450 °F) ですが、ファイアライトの場合はそれよりかなり低く、約 1,200 °C (2,190 °F) です。融点は、他の特性と同様、2 つの端成分間で滑らかに変化します。オリビンには、酸素(O)、ケイ素(Si)、マグネシウム(Mg)、鉄(Fe) 以外の元素は微量しか含まれていません。マンガン(Mn) とニッケル(Ni) は、通常、最も高濃度で含まれる追加元素です。
オリビンは、関連する構造を持つ鉱物のグループ（オリビングループ）にその名前を与えています。これには、テフロアイト（Mn 2 SiO 4）、モンティセライト（Ca MgSiO 4）、ラルナイト（Ca 2 SiO 4）、キルシュシュタイン石（CaFeSiO 4）（一般的にはキルシュシュタイン石とも綴られる[10] ）が含まれます。
オリビンの結晶構造は、各シリカ（SiO 4）単位が金属二価カチオンで結合し、SiO 4内の各酸素が3つの金属イオンに結合していることから生じる、斜方晶系Pブラベー格子の特徴を取り入れています。オリビンは磁鉄鉱に似たスピネルのような構造をしていますが、2つの3価カチオンと1つの2価カチオンの代わりに、1つの4価カチオンと2つの2価カチオンM 2 2+ M 4+ O 4を使用しています。[11]
同定と共生
オリビンは、典型的にはオリーブグリーンの色をしており、微量のニッケルによるものと考えられていることからその名が付けられていますが、鉄の酸化により赤みがかった色に変化することもあります。 [要出典]
半透明のオリビンは、ペリドット（フランス語で「オリビン」を意味する「péridot 」）と呼ばれる宝石として使われることがある。また、ギリシャ語で金と石を意味する「chrysolithe」からクリソライト（またはクリソライト）とも呼ばれるが、この名前は現在英語ではほとんど使われていない。最も上質な宝石質のオリビンは、紅海のザバルガド島のマントル岩体から採取されている。[12] [13]
オリビンは、苦鉄質火成岩と超苦鉄質 火成岩の両方に存在し、特定の変成岩の主要鉱物としても存在します。マグネシウムを豊富に含むオリビンは、マグネシウムに富みシリカの少ないマグマから結晶化します。そのマグマは、斑れい岩や玄武岩などの苦鉄質岩に結晶化します。[14]超苦鉄質岩には通常、かなりの量のオリビンが含まれており、オリビン含有量が40％を超えるものはペリドタイトと呼ばれます。ダナイトは、オリビン含有量が90％を超えており、マグマからオリビンが結晶して沈殿することによって形成された集積物、またはマグマ導管の内側を覆う鉱脈鉱物であると考えられます。[15]オリビンと高圧構造バリアントは、地球の上部マントルの50％以上を構成しており、オリビンは体積で地球で最も一般的な鉱物の1つです。[16]マグネシウム含有量が高くシリカ含有量の少ない不純なドロマイトやその他の堆積岩の変成作用によっても、マグネシウムを豊富に含むオリビン、またはフォルステライトが生成されます。
鉄分に富むオリビンファイアライトは比較的まれですが、火成岩ではまれに花崗岩や流紋岩に少量含まれ、鉄分が極めて多いオリビンは石英や三重輝石とともに安定して存在することができます。対照的に、マグネシウムに富むオリビンはシリカ鉱物と反応して斜方輝石（（Mg,Fe）2Si2O6 ）を形成するため、シリカ鉱物とともには安定して存在しません。
マグネシウムを多く含むオリビンは、地球内部の深さ約 410 km (250 マイル) に相当する圧力に対して安定している。オリビンは地球のマントルの浅い部分で最も豊富な鉱物であると考えられているため、その特性は地球のその部分のレオロジー、ひいてはプレートテクトニクスを動かす固体の流れに支配的な影響を及ぼしている。実験により、高圧 (12 GPa、深さ約 360 km (220 マイル) での圧力) のオリビンには少なくとも約 8900 ppm (重量) の水が含まれることがあり、そのような水分含有量によって固体の流れに対するオリビンの抵抗が大幅に減少することが実証されている。さらに、オリビンは非常に豊富であるため、地球の海に含まれる水よりも多くの水がマントルのオリビンに溶解している可能性がある。[17]
オリビン松林（植物群落）はノルウェー特有のものです。希少種で、スンモーレとノルドフィヨルドのフィヨルド地域の乾燥したオリビンの尾根に生息しています。[18]
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アリゾナの玄武岩に含まれるペリドタイト捕獲岩に含まれる薄緑色のオリビン結晶 -
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パキスタン産の明るい緑色のオリビン。ノミ状の先端と絹のような光沢が見られる。 -
アゾレス諸島の溶岩中のオリビン
地球外現象
マグネシウムを多く含むオリビンは、月[20]や火星[21 ]の隕石[22]、幼若星[23 ]に落下した隕石、小惑星イトカワ[ 24 ]からも発見されている。このような隕石には、太陽系初期の残骸であるコンドライトや、鉄ニッケルとオリビンの混合物であるパラサイトなどがある。珍しいA型小惑星の表面はオリビンが大部分を占めていると考えられている。[25]
若い恒星の周りの塵の円盤には、オリビンのスペクトル特性が見られる。彗星の尾（若い太陽の周りの塵の円盤から形成されたもの）には、オリビンのスペクトル特性が見られることが多く、 2006年にスターダスト探査機[ broken anchor ]が採取した彗星のサンプルでオリビンの存在が確認された。 [26]彗星のような（マグネシウムを多く含む）オリビンは、 βがか座の星の周りの微惑星帯でも検出されている。[27]
結晶構造
オリビングループの鉱物は、孤立したケイ酸塩四面体を持つ斜方晶系（空間群P bnm）で結晶化するため、オリビンはネオケイ酸塩です。構造は、酸素イオンが六方最密に詰まった配列として説明でき、八面体サイトの半分はマグネシウムまたは鉄イオンで占められ、四面体サイトの 8 分の 1 はケイ素イオンで占められています。
3 つの異なる酸素サイト (図 1 では O1、O2、O3 とマーク)、2 つの異なる金属サイト (M1 と M2)、および 1 つのみの異なるシリコンサイトがあります。O1、O2、M2、Si はすべて鏡面上にあり、M1 は反転中心に存在します。O3 は一般的な位置にあります。
高圧多形
地球深部では高温高圧のため、カンラン石の構造はもはや安定していない。約 410 km (250 マイル) の深さで、カンラン石は発熱反応でソロシリケート、ワズリアイトに相転移し、約 520 km (320 マイル) の深さで、ワズリアイトは発熱反応でスピネル構造を持つリングウッダイトに変化する。約 660 km (410 マイル) の深さで、リングウッダイトは吸熱反応でケイ酸塩ペロブスカイト( (Mg,Fe)SiO 3 ) とフェロペリクレース( (Mg,Fe)O ) に分解する。これらの相転移により、地震探査法で観測できる地球マントルの密度が不連続に増加する。また、発熱転移は相境界を越える流れを強化するのに対し、吸熱反応はそれを妨げるという点で、マントル対流のダイナミクスにも影響を与えると考えられている。 [28]
これらの相転移が起こる圧力は、温度と鉄含有量に依存する。[29] 800 °C (1,070 K; 1,470 °F) では、純粋なマグネシウム端成分であるフォルステライトは、11.8ギガパスカル(116,000 atm ) でワズリアイトに、14 GPa (138,000 atm ) を超える圧力ではリングウッダイトに変化する。鉄含有量が増加すると、相転移の圧力が低下し、ワズリアイトの安定領域が狭くなる。約 0.8モル分率のファイヤライトでは、オリビンは 10.0 ～ 11.5 GPa (99,000～113,000 atm) の圧力範囲で直接リングウッダイトに変化する。ファイヤライトはFe
2SiO
4スピネルは 5 GPa (49,000 atm) 未満の圧力で相転移を起こします。温度が上昇すると、これらの相転移の圧力が上昇します。
風化
オリビンは、ゴルディッチ溶解系列によると、地表でよく見られる鉱物の中では安定性の低い部類に入る。水があると、容易にイッディングサイト（粘土鉱物、酸化鉄、フェリハイドライトの混合物）に変化する。 [30]オリビンの風化速度を人工的に高める方法、例えば、細粒のオリビンを海岸に散布する方法は、CO2を隔離する安価な方法として提案されている。 [ 31] [32]火星にイッディングサイトが存在することは、かつてそこに液体の水が存在していたことを示唆しており、科学者は火星に最後に液体の水があった時期を特定できるかもしれない。[33]
オリビンは風化が早いため、堆積岩中にはほとんど見つかりません。[34]
鉱業
ノルウェー
ノルウェーはヨーロッパにおけるカンラン石の主な産地であり、特にオーハイムからタフィヨルド、およびスンモーレ地方のホルニンダールからフレムスィーイにかけての地域で産出されている。また、エイド市にもカンラン石がある。工業用として世界で生産されるカンラン石の約50%はノルウェーで生産されている。ノルドダルのスヴァルタマレンでは1920年頃から1979年頃までカンラン石が採掘され、1日当たりの産出量は最大600トンであった。カンラン石はタフィヨルドの水力発電所の建設現場からも採取された。ノルドダル市のロッベルビカでは1984年から露天掘りの鉱山が操業している。特徴的な赤色は、ラウドベリヴィク（赤い岩の湾）やラウドナッケン（赤い尾根）など、いくつかの「赤」の付く地元名に反映されている。[35] [36] [37] [38]
ハンス・ストロームは1766年に、オリビンの表面の典型的な赤色と内部の青色について記述した。ストロームは、ノルドダル地区では大量のオリビンが岩盤から砕かれ、砥石として使われていたと記している。[39]
タフィヨルド近くのカルスカレットはオリビンのある自然保護区です。[40]
アプリケーション
オリビンは製鉄所でドロマイトの代替品として使用されています。 [41]
アルミニウム鋳造業界では、アルミニウムの鋳造にオリビン砂を使用しています。オリビン砂は、金属の取り扱いや鋳造中に鋳型を保持しながらも、珪砂よりも少ない水で済みます。水が少ないということは、金属を鋳型に流し込む際に鋳型から排出されるガス（蒸気）が少ないことを意味します。[42]
フィンランドでは、オリビンは比較的密度が高く、加熱と冷却を繰り返しても風化しないため、サウナストーブに最適な岩石として販売されています。 [43]
宝石質のオリビンはペリドットと呼ばれる宝石として使われます。
意欲的な用途
炭素隔離に関連して、オリビンとの反応によるCO2の除去が検討されている。非常に遅い反応の最終生成物は、二酸化ケイ素、炭酸マグネシウム、酸化鉄である。[44] [45]非営利団体のProject Vestaは、波の作用により砕かれたオリビンの攪拌と表面積を増やす海岸でのこのアプローチを調査している。[46]
参照
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、オリビンに関連するメディアがあります。
- きれいな緑の鉱物 – きれいな乾燥した火星？ リンダ MV マーテル、惑星科学研究の発見、ハワイ地球物理惑星学研究所
- オリビン ページ ファーラン ライブラリ: オリビンとペリドットに関する歴史的資料と最新の記事
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