閃亜鉛鉱は、化学式( Zn , Fe ) Sで表される硫化鉱物です。[5]亜鉛の最も重要な鉱石です。閃亜鉛鉱は様々な鉱床に見られますが、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に見られます。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、蛍石と共存して産出します。[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にちなんで命名した。 [7]

閃亜鉛鉱は、亜鉛に加え、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、ルビー閃亜鉛鉱などと呼んでいました。[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]

結晶の晶癖と構造

閃亜鉛鉱の結晶構造

閃亜鉛鉱は面心立方 閃亜鉛鉱結晶構造で結晶化し、[10]この構造は鉱物名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) に属します。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、タイマン石からなる閃亜鉛鉱グループの鉱物があります。[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]閃亜鉛鉱の六方晶系多形はウルツ鉱、三方晶系多形はマトレイトです。[12]ウルツ鉱は高温多形であり、1,020 °C（1,870 °F）以上の温度で安定します。[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り、その双晶軸は[111]です。

閃亜鉛鉱の化学式は(Zn,Fe)Sで、鉄含有量は一般的に生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三元化合物と考えられており、組成はZn x Fe (1-x) S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）で存在する場合がある。[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存在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]これらの不純物の存在量は、閃亜鉛鉱が形成された条件によって制御され、地層温度、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有し、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]鉱物硬度のモース硬度スケールでは3.5～4の硬度を有する。[20]

完璧な劈開性、独特の樹脂光沢、そして暗い変種に見られる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

紫外線下で蛍光を発する閃亜鉛鉱（米国カンザス州スタンバーグ自然史博物館）

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、可視スペクトルにおいて透明です。鉄含有量を増やすと不透明になり、様々な不純物によって結晶に様々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起伏を示し、無色から淡黄色または褐色で、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2.37から、鉄含有量が40%の場合2.50までの範囲です。[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可能性があり、その複屈折は0（ウルツ鉱0%）から0.022（ウルツ鉱100%）まで増加します。[6] [13]

不純物の種類によっては、閃亜鉛鉱は紫外線下で蛍光を発します。閃亜鉛鉱は摩擦発光性を示すこともあります。[22]閃亜鉛鉱は黄橙色の特徴的な摩擦発光を示します。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最適です。[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薄緑色の閃亜鉛鉱（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、閃亜鉛鉱の不透明な黒色の変種であり、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聖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、世界中で様々な種類の鉱床に見られます。[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。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]および石炭に見られます。[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]金属は熱水から沈殿し、背弧盆地と崩壊した大陸リフトの頁岩、炭酸塩、有機物に富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、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、イランのメフディアバードです。[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わずか15〜20％で、SEDEX鉱床よりもトン数が25％少なく、品位も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衝上断層帯に位置しています。[33]さらに、これらは層状であり、典型的には顕生代で、後成的（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ます。[36] MVT鉱床を含む鉱山には、カナダ北極圏のポラリス鉱山、アメリカのミシシッピ川鉱山、ノースウェスト準州のパインポイント鉱山、オーストラリアのアドミラルベイ鉱山などがあります。[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鉱床にはさまざまな種類があり、地域的背景や母岩の組成がさまざまですが、共通の特徴はすべて海底火山岩にホストされていることです。[32]これらは、海洋地殻の火山岩から浸出する熱水流体（変成海水）によって銅や亜鉛などの金属が運ばれることで形成されます。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、そこで冷やされて金属が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

閃亜鉛鉱の主な生産国としては、アメリカ合衆国、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ます。[40] [41]

高品質のクリスタルの供給源には次のようなものがあります:

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、微量元素含有量の変動性から、閃亜鉛鉱は亜鉛の代替となるカドミウム[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たちによって「閃亜鉛鉱」（ドイツ語で「盲目」または「欺く」を意味する）と呼ばれていました。これは方鉛鉱に似ているものの鉛を産出しないことからでした。[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7世紀から16世紀にまで遡るイスラムで閃亜鉛鉱が真鍮の製造に使用されていたことを証明しています。[47]閃亜鉛鉱は、紀元12～13世紀（晋の時代）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]真鍮のほかに、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されます。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]

エトワール・デ・アストゥリーの名で知られる、現存する最大級のファセットカット閃亜鉛鉱。スペイン・カンタブリア州アリバ鉱山産。ローザンヌ州立地質学博物館所蔵。

他の

  • 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
    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
  • 米国オハイオ州ミラーズビル採石場産の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のドロマイト上の閃亜鉛鉱
  • 黒色の閃亜鉛鉱の結晶のクラスターに付着した黄褐色の方解石の結晶
    黒色の閃亜鉛鉱の結晶のクラスター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、鋭い四面体閃亜鉛鉱結晶と少量の黄銅鉱
    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、鋭い四面体閃亜鉛鉱結晶と少量の黄銅鉱
  • 中国湖南省産の宝石質のチェリーレッドの双晶閃亜鉛鉱結晶（1.8 cm）
    中国湖南省産の宝石質のチェリーレッドの双晶閃亜鉛鉱結晶（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）
    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蛍石と閃亜鉛鉱
    米国テネシー州スミス郡エルムウッド鉱山産の紫蛍石と閃亜鉛鉱
  • ジオダイズされた腕足動物の閃亜鉛鉱結晶
    ジオダイズされた腕足動物の閃亜鉛鉱結晶

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年）『宝石：その起源、説明、識別』（第5版）、386ページ。バターワース・ハイネマン社、イギリス。ISBN 0-7506-1674-1
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
  • ミネラルズネット
  • ニュージャージー州フランクリンの鉱物