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オパールは、含水した非晶質の二酸化ケイ素（SiO₂・nH₂O ）です。含水率は重量比で3～21%ですが、通常は6～10%です。非晶質（化学構造）であるため、結晶質の二酸化ケイ素とは異なり、鉱物に分類されます。比較的低温で生成され、ほぼあらゆる種類の岩石の割れ目に産出する可能性があり、褐鉄鉱、砂岩、流紋岩、泥灰岩、玄武岩によく見られます。
オパールという名前は、サンスクリット語の「宝石」を意味するupala ( उपल ) に由来し、後にギリシャ語の派生語であるopállios ( ὀπάλλιος )に由来すると考えられている。[ 5 ]
オパールには大きく分けて、プレシャスオパールとコモンオパールの2種類があります。プレシャスオパールは遊色効果（虹色）を示しますが、コモンオパールは示しません。[ 6 ]遊色効果は、「特定の鉱物が白色光で回転する際に、色の光が閃くという擬似的な光学効果」と定義されています。[ 7 ]プレシャスオパールの内部構造により光が回折し、遊色効果が生じます。オパールは、形成された条件によって、透明、半透明、または不透明になり、背景色は白、黒、または可視スペクトルのほぼすべての色になります。ブラックオパールは最も希少と考えられており、ホワイト、グレー、グリーンのオパールが最も一般的です。
プレシャスオパールは、内部の色が変化する相互作用を示し、鉱物ではあるものの内部構造を持っています。顕微鏡レベルでは、プレシャスオパールは、直径約150～300 nm (5.9 × 10⁻⁶～1.18 × 10⁻⁵ in) のシリカ球が六方最密充填格子または立方最密充填格子で構成されています。1960年代半ばにJV Sanders [ 8 ] [ 9 ] は、これらの規則的に配列されたシリカ球が、オパールの微細構造を通過する光の干渉と回折を引き起こすことによって内部の色を生み出すことを示しました。 [ 10 ]これらの球のサイズと充填の規則性は、プレシャスオパールの品質を決定する主要な要素です。規則的に充填された球の面間の距離が可視光成分の波長の約半分である場合、その波長の光は、積み重ねられた面によって作られた格子からの回折を受ける可能性があります。観測される色は、平面間の間隔と入射光に対する平面の向きによって決まります。この現象は、ブラッグの回折法則によって説明できます。
可視光はオパールの厚い層を透過できません。これがフォトニック結晶の光学的バンドギャップの基礎です。[ 11 ]さらに、微細な亀裂は二次シリカで満たされ、オパールの形成中に内部に薄いラメラを形成することがあります。この独特で美しい現象を説明するために、一般的にオパレッセンスという用語が使われ、宝石学ではこれを遊色効果と呼びます。宝石学では、オパレッセンスは、遊色効果を示さない一般的なオパールやポッチオパールの、かすんだ乳白色の濁った光沢に適用されます。オパレッセンスはアデュラレッセンスの一種です。
ジュエリーに使用する場合、ほとんどのオパールはカボションカットされ、研磨されます。カボションとは、オパールの遊色効果を観察できる角度を最大化する凸状の形状です。「天然」オパールとは、プレシャスオパールのみで構成された研磨された石を指します。「天然」オパールを作るには薄すぎるオパールは、他の材料と組み合わせて「複合」宝石になることがあります。オパールダブレットは、比較的薄いプレシャスオパールの層と、その裏に暗色の材料の層（最も一般的には鉄鉱石、暗色または黒色のコモンオパール（ポッチ）、オニキス、またはオブシディアン）で構成されています。暗い裏地は遊色効果を強調し、明るいポッチよりも魅力的なディスプレイになります。オパールトリプレットはダブレットに似ていますが、3番目の層、つまり上部に透明な石英またはプラスチックのドーム状のキャップがあります。キャップは高度に研磨され、オパールの保護層として機能します。最上層は拡大鏡の役割も果たし、その下にあるオパールの遊色効果を強調します。そのオパールは、多くの場合、品質の劣る標本か、非常に薄いプレシャスオパールの断片です。トリプレットオパールは、より人工的な外観になりがちで、貴石ではなく「複合」宝石に分類されます。プレシャスオパールのジュエリー用途は、オパールの熱に対する感受性（主に、比較的高い水分含有量と傷つきやすさによる）によって、ある程度制限されることがあります。[ 12 ]現代の研磨技術と組み合わせることで、ダブレットオパールは、天然のブラックオパールやボルダーオパールと同様の効果を、はるかに低い価格で生み出すことができます。また、ダブレットオパールには、トリプレットオパールとは異なり、最上層が本物のオパールで、目に見える触れることのできる層であるという利点もあります。
遊色効果を示す宝石の他に、一般的なオパールには、乳白色の青みがかった緑色のミルクオパール（宝石品質の場合もある）、樹脂光沢のある蜂蜜色の樹脂オパール、木材中の有機物がオパールに置き換わってできたウッドオパール、[ 13 ]茶色または灰色のメニライト、ミュラーガラスとも呼ばれる無色の透明なガラスオパールであるヒアライト、温泉や間欠泉の周囲に堆積した珪質シンターとも呼ばれるガイセライト、珪藻の殻や殻の集積物である珪藻土などがあります。一般的なオパールは、石の内部からかすんだ乳白色の濁った光沢を示すことがよくあります。宝石学では、この光学効果は厳密にはオパレッセンスと呼ばれ、アデュラレッセンスの一種です。
「ジラソルオパール」は、ファイアオパールや、適切にカットすると星のような効果（アステリズム）を示すマダガスカル産の透明から半透明の乳白色のクォーツの一種を指すのに、誤って不適切に使われることがある用語です。しかし、真のジラソルオパール[ 15 ]は、光源の周りを青みがかった輝きや光沢を示すハイアライトオパールの一種です。これは、プレシャスオパールに見られるような遊色効果ではなく、微細な内包物による効果です。メキシコ産の場合は、ウォーターオパールと呼ばれることもあります。このタイプのオパールの最も有名な産地は、オレゴン州とメキシコです。[ 16 ]
ペルー産オパール（ブルーオパールとも呼ばれる）は、ペルーで産出される半透明から不透明な青緑色の石で、不透明な石の場合は母岩を含めてカットされることが多い。遊色効果は見られない。ブルーオパールは、オレゴン州とアイダホ州のオワイヒー地域、およびネバダ州のバージンバレー周辺でも産出される。[ 17 ]
オパールは珪藻によっても形成されます。珪藻は藻類の一種で、死ぬと湖、湾、または海の底に層を形成することがよくあります。珪藻の細胞壁は含水二酸化ケイ素でできており、構造色を与え、顕微鏡で見ると小さなオパールのように見えます。これらの細胞壁または「殻」が珪藻土の「粒」を形成します。この堆積岩は白く、不透明で、チョークのような質感です。[ 18 ]珪藻土は、粒子サイズが小さく多孔質であるため、ろ過や吸着などの産業用途や、水の吸収を高めるための園芸など、さまざまな用途があります。
オパールは古代において希少で非常に価値が高かった。ヨーロッパでは王族に珍重された宝石であった。[ 19 ] [ 20 ] 19世紀にオーストラリアで大規模な鉱床が発見されるまで、唯一知られていた産地はローマ帝国の国境を越えたスロバキアのチェルヴェニツァであった。[ 21 ]オパールはオーストラリアの国石である。 [ 22 ]
オパールの主な産地はオーストラリアとエチオピアですが、それぞれの採掘量の記録が不一致で大きく異なるため、世界のオパール供給量のどの割合がどちらの国から来ているかを正確に述べることは困難です。オーストラリア産オパールは世界の貴重なオパール供給量の95～97%を占めているとされており[ 24 ] [ 25 ] 、南オーストラリア州が世界の供給量の80%を占めています[ 26 ] 。2012年には、米国地質調査所により、エチオピアのオパール生産量は14,000 kg（31,000 lb）と推定されました[ 27 ] 。同じ時期（2012年）のUSGSのデータによると、オーストラリアのオパール生産量は4,100万ドルでした。[ 28 ]測定単位が異なるため、オーストラリア産とエチオピア産のオパール生産量を直接比較することはできませんが、これらのデータやその他のデータから、オーストラリア産オパール生産量について従来示されてきた割合は過大評価されている可能性があることが示唆されています。[ 29 ]しかし、USGSの報告書のデータの妥当性は、LaursらとMesfinのデータと矛盾しているようです。LaursらとMesfinは、2012年のエチオピア産オパール生産量（ウェゲルテナ産）をわずか750kg （1,650ポンド）と推定しています。
南オーストラリア州のクーバーペディの町は、オパールの主要な産地です。世界最大かつ最も価値の高い宝石オパール「オリンピック・オーストラリス」は、1956年8月にクーバーペディの「エイトマイル」オパール鉱山で発見されました。重さは17,000カラット（3.4kg 、7.5ポンド）、長さ270mm、高さ120mm、幅110mmです。[ 30 ]
南オーストラリア州のミンタビー・オパール鉱山は、クーバーペディから北西約250km（160マイル）に位置し、大量のクリスタルオパールと希少なブラックオパールを産出している。長年にわたり、海外ではクーバーペディ・オパールとして誤って販売されてきた。このブラックオパールは、オーストラリアで発見される中でも最高級のものの一つと言われている。
南オーストラリア州のアンダムーカも、マトリックスオパール、クリスタルオパール、ブラックオパールの主要な産地です。オーストラリアの別の町、ニューサウスウェールズ州のライトニングリッジは、グリマンクリーク層から採取される、主に暗い背景（濃い灰色から青黒色で遊色効果を示す）を含むオパールであるブラックオパールの主な産地です。[ 31 ]ボルダーオパールは、暗い珪質鉄鉱石マトリックス中の団塊と亀裂充填物で構成されています。これは、北のキヌナから南のヨワとコロイトまで、西クイーンズランドに散発的に見られます。[ 32 ]その最大の量は、南西クイーンズランドのジュンダとキルピー周辺で見つかります。オーストラリアには、ニューサウスウェールズ州[ 33 ]と南オーストラリア州[ 34 ]の恐竜の骨や、南オーストラリア州の海洋生物[ 35 ]など、オパール化した化石の残骸もあります。
エチオピア 産の宝石オパールに関する最初の報告は、1994年に北シェワ州のメンツ・ギシェ地区で貴重なオパールが発見された際に発表された。[ 36 ]主に団塊の形で発見されたこのオパールは火山起源で、主に風化した流紋岩層の中に見られた。[ 37 ]このシェワ州のオパールは、ほとんどが濃い茶色で、ひび割れやすい性質があった。これらの性質のため、宝石取引では人気がなかった。2008年、シェワ州から北へ約180km 、エチオピアのウォロ州のウェゲルテナ の町の近くで、新しいオパール鉱床が発見された。ウォロ州のオパールは、明るい地色と鮮やかな遊色効果を持つオーストラリアやブラジルの堆積オパールによく似ている点で、これまでのエチオピアのオパールの発見とは異なっていた。[ 38 ]ウォロ州産オパールは、一般的に「ウェロ」または「ウェロ」オパールと呼ばれ、宝石取引においてエチオピア産オパールの主流となっている。[ 39 ]
ネバダ州北部のハンボルト郡にあるヴァージンバレー[ 40 ]オパール鉱床では、黒、クリスタル、白、ファイア、レモンの貴石オパールが多種多様に産出されます。黒ファイアオパールはネバダ州の公式宝石です。貴石オパールのほとんどは、部分的に木材が置換されたものです。貴石オパールは、地下のベントナイト層またはゾーン内に産出し、その場で発見されます。これは「鉱脈」鉱床とみなされます。その場の鉱床から風化して出てきたオパールは沖積鉱床であり、砂鉱床とみなされます。中新世のオパール化した歯、骨、魚、蛇の頭が発見されています。オパールの中には水分含有量が高く、乾燥すると乾燥してひび割れるものもあります。バージンバレーで最大の産出量を誇る鉱山は、有名なレインボーリッジ鉱山[ 41 ] 、ロイヤルピーコック鉱山[ 42 ]、ボナンザ鉱山[ 43 ]、オパールクイーン鉱山[ 44 ]、WRTストーントゥリー/ブラックビューティー鉱山[ 45 ]である。スミソニアン博物館にある最大の未研磨ブラックオパールは「ローブリングオパール」[ 46 ]として知られ、1917年にレインボーリッジ鉱山のトンネル部分から採掘され、重さは2,585カラット（517.0g 、18.24オンス）である。スミソニアン博物館にある最大の研磨済みブラックオパールは、バージンバレーのロイヤルピーコックオパール鉱山から採掘され、重さは160カラット（32g 、1.1オンス）で、「ブラックピーコック」として知られている[ 47 ] 。
ファイアオパールは、黄色からオレンジ、赤の暖色系の地色を持つ透明から半透明のオパールです。ファイアオパールは通常、遊色効果を示しませんが、時折、鮮やかな緑色の閃光を発します。ファイアオパールの最も有名な産地はメキシコのケレタロ州で、これらのオパールは一般的にメキシカンファイアオパールと呼ばれています。[ 48 ]遊色効果を示さないファイアオパールは、ゼリーオパールと呼ばれることもあります。メキシカンオパールは、流紋岩質の母岩が十分に硬く、カットや研磨が可能な場合は、母岩のままカットされることがあります。このタイプのメキシカンオパールは、カンテラオパールと呼ばれます。メキシコ産のもう1つのタイプのオパールは、メキシカンウォーターオパールと呼ばれ、青みがかった、または金色の内部光沢を示す無色のオパールです。[ 15 ]
オパールはメキシコ中央部で豊富かつ多様に産出され、採掘と生産はケレタロ州で始まりました。この地域では、オパール鉱床は主にコロン、テキスキアパン、エセキエル・モンテスの3つの自治体の山脈に位置しています。1960年代から1970年代半ばにかけて、ケレタロの鉱山は盛んに採掘されました。今日のオパール採掘者は、当時はファイアと遊色効果のある良質のオパールを見つけるのがはるかに簡単だったと報告していますが、今日では宝石質のオパールは非常に見つけにくく、数百ドル以上で取引されています。オレンジがかった赤色の背景色は、「メキシカン・ファイア・オパール」を含むすべての「ファイア・オパール」の特徴です。
ケレタロ州で最も古い鉱山はサンタ・マリア・デル・イリス鉱山です。この鉱山は1870年頃に開坑され、その後少なくとも28回再開されました。現在、ケレタロ周辺地域には約100の鉱山がありますが、そのほとんどは閉鎖されています。最高品質のオパールはサンタ・マリア・デル・イリス鉱山から産出され、次いでラ・アシエンダ・ラ・エスペランサ、フエンテスエラス、ラ・カルボネラ、ラ・トリニダードの順となっています。ハリスコ州で重要な鉱床が発見されたのは1950年代後半になってからです。
1957年、アルフォンソ・ラミレス（ケレタロ出身）は、ハリスコ州で最初のオパール鉱山であるラ・ウニカを偶然発見しました。ラ・ウニカは、マグダレナのウィツィシラパン農場近くのテキーラ火山の外縁部に位置しています。1960年までに、この地域だけで約500のオパール鉱山が知られるようになりました。オパール（品質は劣る）を産出する国内の他の地域としては、オーストラリア産のオパールに似た不透明なオパールを産出するゲレーロ州があります（これらのオパールの中には、色を改善するために慎重に加熱処理されているものもあるため、この地域の高品質オパールは疑わしい場合があります）。また、モレロス州、ドゥランゴ州、チワワ州、バハ・カリフォルニア州、グアナファト州、プエブラ州、ミチョアカン州、メキシコ州にも小規模なオパール鉱山があります。
アメリカ合衆国におけるホワイトベースオパールまたはクリーミーオパールのもう1つの産地は、アイダホ州スペンサーである。[ 49 ]そこで発見されるオパールの大部分は薄い層状で産出される。
世界中のその他の重要な貴石オパールの鉱床は、チェコ共和国、カナダ、スロバキア、ハンガリー、トルコ、インドネシア、ブラジル（ピアウイ州ペドロII [ 50 ]）、ホンジュラス（より正確にはエランディケ）、グアテマラ、ニカラグアで見つかっています。
ウッドオパール（キシロパールとも呼ばれる） [ 52 ] [ 53 ]は、オパールの一種[ 54 ]であり、オパールのような光沢を帯びた珪化木、あるいはまれに木材が完全にオパールに置き換わった珪化木の一種でもある。このオパールのような光沢を帯びた木材は、オパール化木材やオパール化珪化木とも呼ばれる。宝石としてよく用いられる。[ 55 ]
あらゆる種類のオパールが実験的にも商業的にも合成されてきた。貴石オパールの規則的な球状構造の発見は、1974年にピエール・ギルソンによる合成につながった。 [ 10 ]得られた物質は、その規則性によって天然オパールと区別できる。拡大すると、色の斑点が「トカゲの皮」または「鶏網」パターンに配置されているのがわかる。さらに、合成オパールは紫外線の下で蛍光を発しない。合成オパールは一般的に密度が低く、多孔質であることが多い。
実験室で作られたオパールはしばしば「ラボグロウンオパール」と呼ばれ、人工的に作られた合成オパールに分類されますが、同じく人工的に作られた合成オパールとは全く異なります。「合成」とは、化学的にも構造的にも天然のオパールと区別がつかないように作られた石を意味し、天然オパールには樹脂やポリマーは含まれていません。最高級の現代のラボグロウンオパールは、初期のラボグロウンオパールに見られたトカゲの皮のような模様や柱状の模様を示さず、その模様は方向性がありません。しかし、内包物がなく、周囲にオパール以外の母岩が存在しないことから、天然オパールと区別することができます。多くの天然オパールは母岩なしでカット・研磨されますが、遊色効果に不規則性があることで、最高級のラボグロウン合成オパールとも区別されます。
マクロ多孔質構造に関するその他の研究では、オパールと同様の光学特性を持つ高度に秩序だった材料が得られ、化粧品に使用されています。[ 56 ]合成オパールは、センシングや光制御の目的でフォトニクスにおいても深く研究されています。 [ 57 ] [ 58 ]
光との干渉を引き起こすオパールの球状格子は、結晶シリカの基本構造よりも数百倍大きい。鉱物様物質として、オパールの構造を記述する単位格子はない。しかしながら、オパールは、結晶秩序の兆候を示さないもの（非晶質オパール）と、結晶秩序の始まりの兆候を示すもの（一般に隠微結晶オパールまたは微結晶オパールと呼ばれる）に大まかに分類できる。[ 59 ]脱水実験と赤外分光法により、オパールの式 SiO2・nH2O のH2Oの大部分は、分子水のクラスターというおなじみの形で存在することが明らかになった。孤立した水分子や、 SiOH などの構造であるシラノールは、一般的に全体のごく一部を占め、表面付近やオパール内部の欠陥に存在する可能性がある。
無水シリカの低圧多形体の構造は、完全に角が結合したSiO₄四面体の骨格から成ります。シリカの高温多形体であるクリストバライトとトリディマイトは、非晶質無水シリカから最初に結晶化することが多く、微結晶オパールの局所構造も、石英よりもクリストバライトとトリディマイトの構造に近いようです。トリディマイトとクリストバライトの構造は密接に関連しており、六方最密充填層と立方最密充填層として記述できます。したがって、層が規則的に積み重なっていない中間構造が存在する可能性があります。
微結晶オパールまたはオパール-CTは、非常に短い長さスケールで積み重なったクリストバライトとトリディマイトのクラスターで構成されていると解釈されています。微結晶オパールのオパールの球体自体は、クリストバライトとトリディマイトの微細なナノ結晶ブレードで構成されています。微結晶オパールは、文献でさらに細分化されることがあります。含水率は最大で10 重量％になることがあります。[ 60 ]オパール-CTは、ルサチンまたはルサタイトとも呼ばれ、多くの積層無秩序を伴うα-クリストバライトの局所的な秩序で構成されていると解釈されています。典型的な含水率は約1.5 重量％です。
非結晶性オパールには大きく分けて2つの種類があり、これらは単に「オパールA」（「A」は「非晶質」を意味する）と呼ばれることもある[ 61 ]。1つ目は、シリカの球体が凝集し、その間の空間を水が満たしているオパールAGである。プレシャスオパールやポッチオパールは一般的にこの種類であり、違いは球体の大きさの規則性と充填状態にある。2つ目の「オパールA」は、水を含む非晶質シリカガラスであるオパールANである。ハイアライトは、この別名である。
珪質堆積物中の非晶質シリカは、堆積岩中の上載圧の増加により、積層の乱れの一部が除去されることにより、続成作用の結果として徐々にオパール-CT、そしてオパール-Cに変化することが報告されている。[ 62 ]
水と接触するオパールの表面は、シロキサン結合（≡Si–O–Si≡）とシラノール基（≡Si–OH）で覆われています。このため、オパールの表面は非常に親水性が高く、多数の水素結合を形成することができます。
「オパール」という言葉は、ラテン語のopalusから派生したものです。この言葉の語源については議論がありますが、現代の文献のほとんどは、サンスクリット語のúpala（「貴重な石」を意味する）から派生したものであると示唆しています。[ 5 ]
大プリニウスもこの宝石について言及していることから、その名前の由来はローマ神話にあるとする説がある。すなわち、サトゥルヌスの妻であり豊穣の女神であるオプスに由来するというものだ。（サトゥルナリア祭でオプスに捧げられた部分は「オパリア」と呼ばれ、オパルスと似ている。）
もう一つのよくある主張は、この用語が古代ギリシャ語のopalliosから派生したものであるというものです。この単語には 2 つの意味があり、1 つは「見る」ことに関連し、「opaque」などの英語の単語の基礎を形成しています。もう 1 つは「alias」や「alter」のように「別の」という意味です。opalusはこれらの用法を組み合わせたもので、「色の変化を見る」という意味であると主張されています。しかし、歴史家は、opalliosが最初に登場するのは紀元前180 年にローマ人がギリシャの都市国家を征服した後であり、それ以前はpaederos という用語を使用していたことを指摘しています。[ 5 ]
しかし、サンスクリット語起源説には説得力がある。この用語がローマの文献に初めて登場するのは 紀元前250年頃で、当時オパールは他のどの宝石よりも高く評価されていた。オパールはボスポラス海峡の商人によって供給され、彼らはインドから供給されていると主張していた。それ以前は、この石は様々な名前で呼ばれていたが、 紀元前250年以降は使われなくなった。
中世において、オパールは、その色のスペクトルに含まれるあらゆる宝石の美徳をすべて備えていると信じられていたため、大きな幸運をもたらす石と考えられていました。[ 63 ]また、透明になる力も与えるとされていました。[ 63 ]その結果、オパールは中世において泥棒の守護石と見なされていました。[ 64 ] 1829年にウォルター・スコット卿の『ガイアースタインのアン』が出版されて以来、オパールは不吉な評判を得ることはなくなりました。スコットの小説では、アルンハイム男爵夫人が超自然的な力を持つオパールのお守りを身につけています。聖水が一滴お守りに落ちると、オパールは無色の石に変わり、男爵夫人はその後まもなく亡くなります。スコットの小説の人気により、人々はオパールを不運や死と結びつけるようになりました。[ 63 ] 1829年4月にスコットの小説が出版されてから1年以内に、ヨーロッパでのオパールの販売量は50%減少し、その後20年ほどは低いままだった。[ 65 ]
20世紀初頭の頃でさえ、ロシア人は販売されている他の商品の中にオパールを見つけたら、オパールには邪眼が宿っていると信じられていたため、それ以上何も買ってはいけないと信じられていた。[ 63 ]
オパールは10月生まれの人の誕生石と考えられています。 [ 66 ]