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| 閃亜鉛鉱 | |
|---|---|
 | |
| 一般的な | |
| カテゴリ | 硫化鉱物 |
| 式 （繰り返し単位） | (亜鉛,鉄)S |
| IMAシンボル | スポ[1] |
| ストルンツ分類 | 2.CB.05a |
| ダナ分類 | 02.08.02.01 |
| 結晶系 | キュービック |
| クリスタルクラス | 正四面体 ( 4 3m) HM 記号: ( 4 3m) |
| 空間群 | F 4 3m（No.216） |
| 単位セル | a = 5.406 Å; Z = 4 |
| 構造 | |
| ジェイモル（3D） | インタラクティブ画像 |
| 識別 | |
| 色 | 明るい茶色から暗い茶色、赤茶色、黄色、赤、緑、水色、黒、無色。 |
| クリスタル習慣 | 正形結晶 – 良好な外部形状を示す、整った結晶として発生します。粒状 – 一般に、マトリックス内で下面から亜面の結晶として発生します。 |
| 姉妹都市 | 単純な接触双晶または複雑な層状形態、双晶軸 [111] |
| 胸の谷間 | [011]の完全な十二面体 |
| 骨折 | 不均一から貝殻状 |
| モース 硬度 | 3.5～4 |
| 光沢 | 金剛質、樹脂質、油性 |
| 連勝 | 茶色がかった白、淡黄色 |
| 透けて見える | 透明から半透明、鉄分が多い場合は不透明 |
| 比重 | 3.9～4.2 |
| 光学特性 | 等方性 |
| 屈折率 | α = 2.369 |
| その他の特徴 | 非放射性、非磁性、蛍光性、摩擦発光性。 |
| 参考文献 | [2] [3] [4] |
閃亜鉛鉱は、化学式が( Zn , Fe ) Sである硫化鉱物である。[5]亜鉛の最も重要な鉱石である。閃亜鉛鉱はさまざまな鉱床タイプで発見されているが、主に堆積性噴出性鉱床、ミシシッピ渓谷型鉱床、火山性塊状硫化物鉱床で発見されている。閃亜鉛鉱は、方鉛鉱、黄銅鉱、黄鉄鉱（およびその他の硫化物）、方解石、ドロマイト、石英、菱マンガン鉱、蛍石とともに発見されている。[6]
ドイツの地質学者エルンスト・フリードリヒ・グロッカーは1847年に閃亜鉛鉱を発見し、鉱物の識別が困難であったため、ギリシャ語の「欺瞞」を意味するsphalerosにちなんで名付けました。 [7]
閃亜鉛鉱は、亜鉛のほかに、カドミウム、ガリウム、ゲルマニウム、インジウムを含む鉱石です。鉱夫たちは閃亜鉛鉱を、閃亜鉛鉱、ブラックジャック、ルビー閃亜鉛鉱と呼んでいました。[8] マルマタイトは、鉄分を多く含む不透明な黒色の変種です。[9]
結晶の形態と構造
閃亜鉛鉱は面心立方閃 亜鉛鉱結晶構造で結晶化し、 [10]この構造は鉱物にちなんで名付けられました。この構造は六面体結晶クラス (空間群 F 4 3m)のメンバーです。結晶構造では、硫黄と亜鉛または鉄イオンの両方が面心立方格子の点を占め、2 つの格子は互いにずれているため、亜鉛と鉄は硫黄イオンに対して四面体配位し、その逆も同様です。[11]閃亜鉛鉱に似た鉱物には、閃亜鉛鉱、コララド石、ホーレー石、メタ辰砂、スティレ石、およびティエマン石からなる閃亜鉛鉱グループのものがあります。[12]この構造はダイヤモンドの構造と密接に関連しています。[10]閃亜鉛鉱の六方晶多形はウルツ鉱、三方晶多形はマトラ石です。[12]ウルツ鉱は高温多形であり、1,020 °C（1,870 °F）を超える温度で安定しています。[13]閃亜鉛鉱結晶構造における硫化亜鉛の格子定数は0.541 nmです。 [ 14]閃亜鉛鉱は擬似体として発見されており、方鉛鉱、四面体鉱、重晶石、方解石の結晶構造をとっています。[13] [15]閃亜鉛鉱にはスピネル双晶がある場合があり、その双晶軸は[111]です。
閃亜鉛鉱の化学式は(Zn,Fe)Sです。鉄含有量は一般に形成温度の上昇とともに増加し、最大 40% に達することがあります。[6]この物質は、 ZnSとFeSの二元化合物であると考えられており、組成は Zn x Fe (1-x) S です。ここで、x は 1 (純粋な ZnS) から 0.6 の範囲です。[引用が必要]
天然の閃亜鉛鉱にはさまざまな不純物が濃縮されており、これらは一般に格子の陽イオンの位置にある亜鉛を置換している。最も一般的な陽イオン不純物はカドミウム、水銀、マンガンであるが、ガリウム、ゲルマニウム、インジウムも比較的高濃度（数百から数千ppm）で存在することがある。[16] [17]カドミウムは亜鉛の最大1％を置換することができ、マンガンは一般に鉄の含有量が多い閃亜鉛鉱に見られる。[12]陰イオンの位置にある硫黄は、セレンとテルルで置換することができる。[12]これらの不純物の含有量は閃亜鉛鉱が形成された条件によって制御され、形成温度、圧力、元素の利用可能性、流体の組成が重要な制御要因である。[17]
プロパティ
物理的特性
閃亜鉛鉱は完全な十二面体劈開を持ち、6つの劈開面を持つ。[10] [18]純粋な状態では半導体であるが、鉄含有量が増加すると導体に変化する。[19]鉱物の硬度を表すモース硬度スケールでは3.5～4の硬度を持つ。[20]
完璧な劈開、独特の樹脂光沢、そして暗い変種の赤褐色の縞模様によって、類似の鉱物と区別することができます。[21]
光学特性
純粋な硫化亜鉛は、約3.54電子ボルトのバンドギャップを持つワイドバンドギャップ半導体であり、可視スペクトルでは透明です。鉄の含有量が増えると不透明になり、さまざまな不純物によって結晶にさまざまな色を与えることができます。[20]薄片では、閃亜鉛鉱は非常に高い正のレリーフを示し、無色から淡黄色または茶色に見え、多色性はありません。[6]
閃亜鉛鉱の屈折率（ナトリウム光で測定、平均波長589.3 nm）は、純粋なZnSの場合は2.37、鉄含有量が40%の場合は2.50です。[6]閃亜鉛鉱は交差偏光下では等方性ですが、閃亜鉛鉱は多形体であるウルツ鉱と共生すると複屈折を起こすことがあります。複屈折は0（ウルツ鉱0%）から0.022（ウルツ鉱100%）まで増加することがあります。[6] [13]
不純物によっては、閃亜鉛鉱は紫外線下で蛍光を発する。閃亜鉛鉱は摩擦発光することもある。[22]閃亜鉛鉱は黄橙色の特徴的な摩擦発光を示す。典型的には、端板状に切断された標本がこの特性を示すのに理想的である。[要出典]
品種
ニュージャージー州フランクリン産の宝石質で無色から淡緑色の閃亜鉛鉱（フランクリン炉を参照）は、長波紫外線下ではオレンジ色や青色に強く蛍光し、ほぼ純粋なZnSの変種であるクレイオファンとして知られています。 [23]クレイオファンは、閃亜鉛鉱の結晶構造中に0.1％未満の鉄を含みます。[12]マルマタイトまたはクリストファイトは、不透明な黒色の閃亜鉛鉱の変種で、その色は25％に達することもある大量の鉄によるものです。マルマタイトはコロンビアのマルマト鉱山地区にちなんで名付けられ、クリストファイトはザクセン州ブライテンブルンのセントクリストフ鉱山にちなんで名付けられました。[23]マルマタイトとクレイオファンは両方とも、国際鉱物学協会（IMA）では認められていません。 [24]赤、オレンジ、または茶色がかった赤色の閃亜鉛鉱はルビー閃亜鉛鉱またはルビー亜鉛鉱と呼ばれ、暗い色の閃亜鉛鉱はブラックジャックと呼ばれます。[23]
預金の種類
閃亜鉛鉱は最も一般的な硫化鉱物の一つで、世界中で様々な鉱床タイプで発見されています。[8]閃亜鉛鉱が広く分布している理由は、多くの種類の鉱床に見られるためです。閃亜鉛鉱は、スカルン、[25] 熱水鉱床、[26]堆積層、[27] 火山性塊状硫化物鉱床（VMS）、[28] ミシシッピ渓谷型鉱床（MVT）、[29] [30] 花崗岩[12]および石炭で発見されています。[31]
堆積性発散物
亜鉛（閃亜鉛鉱由来）と鉛の約50％は、海底の噴出孔で形成される層状のPb-Zn硫化物である堆積性噴出性（SEDEX）鉱床から採取されます。 [32]これらの金属は熱水から沈殿し、背弧盆地と崩壊した大陸棚の頁岩、炭酸塩、有機物を多く含むシルト岩に含まれています。[ 33] SEDEX鉱床の主な鉱石鉱物は閃亜鉛鉱、方鉛鉱、黄鉄鉱、磁硫鉄鉱、白鉄鉱で、テトラヘドライト-フライベルギトやブーランジェライトなどの微量の硫酸塩が含まれます。亜鉛+鉛の品位は通常10〜20％です。[33]重要なSEDEX鉱山は、アラスカのレッドドッグ、ブリティッシュコロンビアのサリバン鉱山、オーストラリアのマウントアイザとブロークンヒル、イランのメヒディアバードです。[34]
ミシシッピバレー型
SEDEXと同様に、ミシシッピバレー型（MVT）鉱床も閃亜鉛鉱を含むPb-Zn鉱床です。[35]しかし、亜鉛と鉛の含有量は15〜20％に過ぎず、トン数はSEDEX鉱床より25％少なく、Pb + Zn品位は5〜10％と低いです。[33] MVT鉱床は、ドロストーンや石灰岩などの炭酸塩母岩が鉱石鉱物に置き換わって形成され、プラットフォームと前地の断層帯に位置しています。[33]さらに、これらは地層制限されており、典型的には顕生代で、エピジェネティック（炭酸塩母岩の石化後に形成）です。[36]鉱石鉱物はSEDEX鉱床と同じで、閃亜鉛鉱、方鉛鉱、黄鉄鉱、磁硫鉄鉱、白鉄鉱に少量の硫酸塩が含まれています。[36] MVT鉱床を含む鉱山には、カナダ北極圏のポラリス、米国のミシシッピ川、ノースウェスト準州のパインポイント、オーストラリアのアドミラルベイなどがあります。[37]
火山性塊状硫化物
火山性塊状硫化物（VMS）鉱床は、Cu-ZnまたはZn-Pb-Cuに富み、埋蔵量のZnの25％を占めます。[33] VMS鉱床には様々な種類があり、地域的背景や母岩の組成もさまざまですが、共通の特徴はすべて海底火山岩に含まれていることです。[32]これらは、海洋地殻の火山岩から浸出する熱水流体（変性海水）によって銅や亜鉛などの金属が移動して形成されます。金属で飽和した流体は亀裂や断層を通って地表に上昇し、そこで冷却されて金属がVMS鉱床として堆積します。[38]最も豊富な鉱石鉱物は、黄鉄鉱、黄銅鉱、閃亜鉛鉱、磁硫鉄鉱です。[33] VMS鉱床を含む鉱山には、オンタリオ州のキッドクリーク、ロシアのウラル、キプロスのトロードス、日本の別子などがあります。[39]
地域
閃亜鉛鉱の主要生産国としては、アメリカ、ロシア、メキシコ、ドイツ、オーストラリア、カナダ、中国、アイルランド、ペルー、カザフスタン、イギリスなどが挙げられる。[40] [41]
高品質のクリスタルの供給源には以下が含まれます。
用途
金属鉱石
閃亜鉛鉱は亜鉛の重要な鉱石であり、一次亜鉛の約95%は閃亜鉛鉱から抽出されます。[42]しかし、微量元素含有量が変動するため、閃亜鉛鉱は亜鉛の代わりとなるカドミウム[43]、ガリウム[44] 、ゲルマニウム[45]、インジウム[46]などの他の金属の重要な供給源でもあります。この鉱石はもともと鉱夫によってブレンデ（ドイツ語の「盲目」または「欺く」に由来）と呼ばれていました。これは方鉛鉱に似ているが鉛を産出しないからです。[21]
真鍮と青銅
閃亜鉛鉱に含まれる亜鉛は、3～45%の亜鉛を含む銅の合金である真鍮の製造に使用されます。 [18]真鍮製品の主要元素合金組成は、中世の西暦7世紀から16世紀にまで遡って、イスラム教徒が閃亜鉛鉱を真鍮の製造に使用していたことを証明しています。[47]閃亜鉛鉱は、西暦12世紀から13世紀（晋王朝）の中国北部で真鍮のセメント化プロセスで使用された可能性もあります。[48]真鍮の他に、閃亜鉛鉱に含まれる亜鉛は特定の種類の青銅の製造にも使用できます。青銅は主に銅で、スズ、亜鉛、鉛、ニッケル、鉄、ヒ素などの他の金属と合金化されています。[49]
他の
- ユール大理石- 閃亜鉛鉱はユール大理石の含有物として発見され、リンカーン記念館や無名戦士の墓の建築材料として使用されています。[50]
- 亜鉛メッキ鉄- 閃亜鉛鉱から得られる亜鉛は、腐食や錆を防ぐ保護コーティングとして使用され、送電塔、釘、自動車などに使用されています。[41]
- 電池[51]
- 宝石。[52] [53]
ギャラリー
-
米国テネシー州カンバーランド鉱山産の閃亜鉛鉱と重晶石 -
ドロマイト上の閃亜鉛鉱、米国オハイオ州ミラーズビル採石場産 -
黒い閃亜鉛鉱の結晶の塊に付着した黄褐色の方解石の結晶 -
米国コロラド州ユーレイ地区テルライドのイダラド鉱山産の、鋭い四面体の閃亜鉛鉱結晶と少量の黄銅鉱 -
中国湖南省産の宝石品質の双晶チェリーレッド閃亜鉛鉱結晶（1.8 cm） -
カンタブリア州カマリーニョ、アリバ産閃亜鉛鉱結晶（スペイン） -
米国テネシー州スミス郡エルムウッド鉱山産の紫色の蛍石と閃亜鉛鉱 -
ジオダイズされた腕足動物の閃亜鉛鉱結晶
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参照
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さらに読む
- ダナの鉱物学マニュアルISBN 0-471-03288-3
- ウェブスター、R.、リード、PG（編）（2000）。宝石：その起源、説明、識別（第5版）、p.386。バターワース・ハイネマン、イギリス。ISBN 0-7506-1674-1
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには閃亜鉛鉱に関連するメディアがあります。
- 閃亜鉛鉱の構造
- 閃亜鉛鉱と生命の起源および「原始スープ」中の前駆化学物質との関連の可能性
- ミネラルズ.net
- ニュージャージー州フランクリンの鉱物