長石

Feldspar
長石鉱物。左上から時計回りに：正長石、アルバイト、微斜長石、不定斜長石
一般
カテゴリーテクトケイ酸塩鉱物
処方Kアルシ​3O8 –ナトリウムAlSi3O8 –カアル​2Si2O8
IMA記号Fsp [ 1 ]
結晶系三斜晶系または単斜晶系
識別
色ピンク、白、グレー、茶色、青
胸の谷間2つまたは3つ
破壊劈開面に沿って
モース硬度6.0～6.5
光沢ガラス質
条線白色
透光性不透明
比重<e​​xtra_id_1> 2.55～2.76密度
2.56屈折率
1.518～1.526複屈折
第一種多色性
なしその他の特徴
剥離ラメラは一般的参考文献
参考文献[2]

Feldspar (/ˈfɛl(d).ˌspɑːr/FEL(D)-spar; sometimes spelled felspar) is a group of rock-forming aluminium tectosilicate minerals, also containing other cations such as sodium, calcium, potassium, or barium.[3] The most common members of the feldspar group are the plagioclase (sodium-calcium) feldspars and the alkali (potassium-sodium) feldspars.[4] Feldspars make up about 60% of the Earth's crust[3] and 41% of the Earth's continental crust by weight.[5][6]

Feldspars crystallize from magma as both intrusive and extrusiveigneous rocks[7] and are also present in many types of metamorphic rock.[8] Rock formed almost entirely of calcic plagioclase feldspar is known as anorthosite.[9] Feldspars are also found in many types of sedimentary rocks.[10]

Etymology

長石という名称は、ドイツ語のFeldspatに由来する。Feld （「野」）とSpat（「薄片」）の合成語である。Spatは長らく「容易に薄片に割れる岩石」を意味する言葉として使われてきた。Feldspatは18世紀に、野原で発見される岩石によく見られること（Urban Brückmann, 1783）や、花崗岩などの鉱物中に「野原」として存在することを指して、より具体的な用語として導入された（René-Just Haüy, 1804）。[ 11 ] Spatから-sparへの 変化は、英語のspar [ 12 ]に影響を受けた。sparは、よく割れる不透明でない鉱物を意味する。[ 13 ] Feldspathicは、長石を含む物質を指す。別の綴りであるfelsparは使われなくなった。石英や長石などの淡色の鉱物を意味する「フェルシック」という用語は、fel dspar とsi lica から派生した頭字語であり、古い綴りの「felspar」とは無関係です。

組成

長石固溶体を構成する様々な鉱物の組成相図

長石鉱物群は、テクトケイ酸塩鉱物、すなわちケイ素イオンが共有酸素イオンによって三次元ネットワークを形成するケイ酸塩鉱物で構成されています。一般的な長石の主要元素組成は、以下の3つの端成分で表すことができます。

正長石とアルバイトの固溶体はアルカリ長石と呼ばれます。[ 14 ]アルバイトと灰長石の固溶体は斜長石と呼ばれます。 [ 14 ]より正確には、斜長石長石です。カリ長石と灰長石の間には限られた固溶体しか形成されず、他の2つの固溶体は地球の地殻に常在する温度では混和しません。アルバイトは斜長石とアルカリ長石の両方として考えられています。

アルカリ長石と斜長石の比率は、石英の割合とともに、火成岩のQAPF分類の基礎となります。 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]カルシウムに富む斜長石は、冷却するマグマから最初に結晶化する長石であり、その後、結晶化が進むにつれて斜長石はナトリウムに富むようになります。これは、連続的なボーエン反応系列を定義します。カリ長石は、マグマから最後に結晶化する長石です。[ 18 ] [ 19 ]

アルカリ長石

アルカリ長石は2つの種類に分類されます。1つはカリウムがナトリウム、アルミニウム、またはケイ素と結合して含まれるものと、もう1つはカリウムがバリウムに置き換えられたものです。前者には以下のものが含まれます

カリウム長石とナトリウム長石は低温では溶融状態で完全に混ざらないため、アルカリ長石の中間組成は高温環境でのみ発生します。 [ 23 ]サニディンは最高温度で安定し、マイクロクラインは最低温度で安定します。[ 20 ] [ 21 ]パーサイトはアルカリ長石の典型的な組織で、冷却中に対照的なアルカリ長石の組成が溶解することによって生じます。多くの花崗岩のアルカリ長石のパーサイト組織は肉眼で見ることができます。[ 24 ]結晶のマイクロパーサイト組織は光学顕微鏡で見ることができますが、クリプトパーサイト組織は電子顕微鏡でのみ見ることができます。

アンモニウム長石

バディントン石は、化学式NH4AlSi3O8のアンモニウム長石です。[ 25 ]これは、一次長石鉱物の熱水変質に関連する鉱物です

バリウム長石

バリウム長石は、鉱物構造中のカリウムがバリウムに置換された結果として形成されます。バリウム長石は、長石の独立したグループに分類される場合もあります[ 4 ]。また、アルカリ長石のサブグループに分類される場合もあります[ 26 ] 。

バリウム長石は単斜晶系で、以下のものが含まれます。

斜長石

斜長石は三斜晶系です。斜長石系列は以下の通りです（括弧内は灰長石の割合）。

中間組成の長石は、冷却中に対照的な組成の2つの長石に離溶しますが、拡散はアルカリ長石よりもはるかに遅く、結果として生じる2つの長石の共生は通常、光学顕微鏡では観察できないほど細粒です。斜長石固溶体の不混和性ギャップは、アルカリ長石のそれよりも複雑です。ラブラドライト組成の長石の一部に見られる遊色現象は、ボギルド共生として知られる非常に細粒の離溶ラメラによるものです。斜長石系列の比重は、アルバイト（2.62）から灰長石（2.72～2.75）まで増加します。

構造

長石結晶の構造は、アルミノケイ酸塩四面体に基づいています。それぞれの四面体は、アルミニウムまたはシリコンイオンと、それを取り囲む4つの酸素イオンで構成されています。それぞれの酸素イオンは、隣接する四面体と共有され、三次元ネットワークを形成します。この構造は、アルミノケイ酸塩四面体の長い鎖として視覚化でき、その形状が曲がっていることからクランクシャフト鎖と呼ばれることもあります。それぞれのクランクシャフト鎖は隣接するクランクシャフト鎖と結合し、縮合した四員環の三次元ネットワークを形成します。この構造は、陽イオン（通常はナトリウム、カリウム、またはカルシウム）が収まり、電荷バランスを保つのに十分なほど開いています。[ 29 ]

  • 長石のクランクシャフトチェーンの一部を示す図
    長石のクランクシャフトチェーンの一部を示す図
  • c軸に沿って見た長石の結晶構造
    c軸に沿って見た長石の結晶構造
  • a軸に沿って見た長石の結晶構造
    a軸に沿って見た長石の結晶構造
  • b軸に沿って見た長石の結晶構造
    b軸に沿って見た長石の結晶構造

風化

長石の化学的風化は加水分解によって起こり、イライト、スメクタイト、カオリナイトなどの粘土鉱物を生成します。長石の加水分解は、長石が水中に溶解することから始まります。これは酸性または塩基性の溶液で最もよく起こり、中性の溶液ではそれほど起こりません。[ 30 ]長石の風化速度は、溶解の速さによって制御されます。[ 30 ]溶解した長石はH +またはOH -イオンと反応し、粘土を沈殿させます。この反応は溶液中に新しいイオンも生成しますが、反応する長石の種類によってイオンの種類が制御されます

地球の地殻に長石が豊富に存在するということは、粘土が非常に豊富な風化生成物であることを意味します。[ 31 ]堆積岩中の鉱物の約40％は粘土であり、最も一般的な堆積岩である泥岩では粘土が主要な鉱物です。[ 32 ]粘土は土壌の重要な成分でもあります。[ 32 ]粘土に置き換わった長石は、より結晶質でガラス質の風化していない長石粒子と比較すると白亜質に見えます。[ 33 ]

長石、特に斜長石は、生成温度が高いため、地表ではあまり安定していません。[ 32 ]この安定性の欠如が、長石が風化して粘土になりやすい理由です。この風化しやすい性質のため、長石は通常、堆積岩には多く含まれません。多量の長石を含む堆積岩は、堆積物が埋まる前に化学的風化をあまり受けていないことを示しています。これは、おそらく風化を促進しない寒冷および/または乾燥条件下で短距離を輸送され、他の堆積物によってすぐに埋もれたことを意味します。 [ 34 ]多量の長石を含む砂岩はアルコースと呼ばれます。[ 34 ]

アプリケーション

長石はガラス製造、陶磁器製造、そしてある程度は塗料、プラスチック、ゴムの充填剤や増量剤として使用される一般的な原料です。米国では、長石の約66%がガラス容器やガラス繊維を含むガラス製造に消費されています。残りは陶磁器（電気絶縁体、衛生器具、食器、タイルを含む）や充填剤などのその他の用途に使用されています。[ 35 ]

ガラス：長石は、フラックス用のK 2 OとNa 2 O、そして安定剤としてAl 2 O 3とCaOを供給します。ガラス製造におけるAl 2 O 3の重要な供給源として、長石は鉄分と難治性鉱物の含有量が少なく、Al 2 O 3単位あたりのコストが低く、揮発分がなく、廃棄物も発生しないという点で高く評価されています。 [ 36 ]

セラミックス：長石は、焼成中に素地中にガラス相を形成し、ガラス化を促進するフラックスとしてセラミック業界で使用されています。また、釉薬のアルカリやアルミナの供給源としても使用されています。 [ 36 ]様々なセラミック配合物に使用される長石の組成は、個々の等級の特性、他の原材料、完成品の要件など、さまざまな要因によって異なります。しかし、典型的な添加物としては、食器（長石15～30%）、高圧電気磁器（25～35%）、衛生器具（25%）、壁タイル（0～10%）、歯科用磁器（長石最大80%）などがあります。 [ 37 ]

地球科学：地球科学と考古学では、長石はカリウム-アルゴン年代測定、アルゴン-アルゴン年代測定、ルミネッセンス年代測定に使用されます。

軽度の使用：家庭用洗剤（バーキーパーズフレンドやボンアミなど）の中には、軽度の研磨作用を持たせるために長石を使用しているものもあります。[ 38 ]

生産

USGSは、2020年の世界の長石生産量を2600万トンと推定しており、生産量上位4カ国は、中国200万トン、インド500万トン、イタリア400万トン、トルコ760万トンです。[ 39 ]

商用グレード

セラミックに使用される3つの商用グレードの典型的な鉱物学的および化学分析は次のとおりです。[ 40 ]

製品名ノルフロートKフォルシャマーFFF K6
国 ノルウェースウェーデンフィンランド
製造会社 ノースケープシベルコシベルコ
アルバイト、% 234041
微斜長石、% 712337
灰長石、% 3—4
クォーツ、% 3338
SiO 2、% 65.975.767.9
Al 2 O 3、% 18.6 18.3
Fe₂O₃ %0.070.150.11
TiO 2、% —0.020.01
CaO、% 0.400.300.70
MgO、% —0.100.01
K2O 、 % 11.83.86.4
Na₂O 、 % 2.95.05.5
LOI、% 0.20.50.2

地球外

2012年10月、火星探査車キュリオシティは火星の岩石に高濃度の長石が含まれていることを発見しました。[ 41 ]

参照

参考文献

  1. ^ Warr, LN (2021). 「IMA–CNMNC承認鉱物記号」 . Mineralogical Magazine . 85 (3): 291– 320. Bibcode : 2021MinM...85..291W . doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 . 
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さらに詳しい情報

  • ボネウィッツ、ロナルド・ルイス（2005年）『ロック・アンド・ジェム』。ニューヨーク、DKパブリッシング。ISBN 978-0-7566-3342-4。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Feldspar&oldid=1335542214」より引用