ケイ酸ジルコニウム鉱物
ジルコン ( ) [7] [8] [9] は、 ネソケイ酸塩 のグループに属する 鉱物 で、金属 ジルコニウム の供給源です。化学名は ジルコニウム(IV)ケイ酸塩 で、対応する化学式は Zr SiO 4 です。 ジルコンの置換範囲の一部を示す 経験式は、(Zr 1–y , REE y )(SiO 4 ) 1–x (OH) 4x–yです。ジルコンは ケイ酸塩 溶融物 から沈殿し、 高電場強度不適合元素 の濃度が比較的高いです 。例えば、 ハフニウム はほぼ常に1~4%の範囲で存在します。 ジルコンの 結晶構造は 正方 晶系 です。ジルコンの自然な色は、無色、黄金色、赤、茶色、青、緑と変化します。 [10]
名前は ペルシャ語の「 zargun」 (金色の)に由来します。 [11] この言葉は「 jargoon 」(明るい色のジルコンを指す)に変化しました。英語の「zircon」は 、この言葉のドイツ語訳である 「Zirkon 」に由来しています。 [12] 黄色、オレンジ、赤のジルコンは「 hyacinth 」(ヒヤシンス)とも呼ばれます。 [13] 古代ギリシャ 語に由来する 花、 hyacinthus に由来します。
特性
光学顕微鏡写真。結晶の長さは約250μm 。
ジルコンは 地球の 地殻に広く存在し 、火成岩 ( 一次結晶化生成物として)、 変成岩 、 堆積岩中の砕屑性粒子として一般的な 副鉱物 として産出する。 [2] 大きなジルコン結晶は稀である。 花崗岩中のジルコンの平均サイズは約0.1~0.3 mm(0.0039~0.0118インチ)であるが、特に 塩基性 ペグマタイト や カーボナタイト では数cmの大きさに成長することもある 。 [2] ジルコンはかなり硬く(モース硬度7.5)、化学的に安定しているため、風化に対する耐性が非常に高い。また、耐熱性もあるため、溶融堆積物から形成された火成岩中に砕屑性ジルコン粒子が保存されていることがある。 [14] 耐風化性と比較的高い比重(4.68)により、ジルコンは砂岩の重鉱物成分の重要な成分となっています。 [5]
ウラン [15] と トリウム の含有量が多いため 、一部のジルコンは メタミクト化作用 を起こします。内部放射線損傷に関連して、これらのプロセスは結晶構造を部分的に破壊し、ジルコンの非常に多様な特性を部分的に説明します。ジルコンが内部放射線損傷によってますます変性するにつれて、密度は低下し、結晶構造は損なわれ、色は変化します。
ジルコンは、赤褐色、黄色、緑、青、灰色、無色など、様々な色で存在します。 [2] ジルコンの色は熱処理によって変化することがあります。一般的な茶色のジルコンは、800~1000℃(1470~1830℉)に加熱することで、無色や青色のジルコンに変化します。 [17]地質学的な環境では、結晶に 色中心 を生成するのに十分な微量元素が含まれている場合、ピンク、赤、紫色のジルコンは数億年後に生成されます 。この赤またはピンク色の系列の色は、約400℃(752℉)以上の温度の地質学的条件下で焼きなまされます。 [18]
構造的には、ジルコンはシリカ四面体(ケイ素イオンが酸素イオンと4配位)とジルコニウムイオンが交互に並んだ平行鎖で構成され、大きなジルコニウムイオンは酸素イオンと8配位しています。
用途
砂粒サイズのジルコン粒子
ジルコンは主に 乳白剤 として消費されており、装飾用セラミックス産業で使用されていることが知られています。 [20] また、金属 ジルコニウム( 用途は小さいものの)だけでなく、 融点が2,717℃(4,923℉)の重要な耐火性酸化物である二酸化ジルコニウム(ZrO₂)を含むすべてのジルコニウム化合物の主要な前駆体でもあります。 [ 21 ]
としては、耐火物や鋳物への使用、そして原子燃料棒、触媒燃料変換器、水および空気浄化システムを含む ジルコニア およびジルコニウム化学薬品としての特殊用途の増加が挙げられます。 [22]
フォード・モーター社は、 デュラテックV6エンジン のシリンダーヘッドに、 コスワース鋳造法 として知られる砂型鋳造法を採用しました。著名な科学者 ジョン・キャンベル によって開発されたこのプロセスでは、 ジルコンを鋳造骨材として使用することで、材料の均一性を向上させ、寸法精度、高強度、緻密で低多孔性または無多孔性の構造を実現しました。 [23] [24]
ジルコンは、地質学者が 地質年代測定に 使用する 重要な鉱物の1つです 。
ジルコンは、高度に風化した 堆積物 を分類するための ZTR指標 の一部です 。 [26]
宝石
3.36カラットの淡い青色のジルコン宝石
このブレスレットにはジルコンの宝石が付いています。金属は亜鉛合金ベースで、銀コーティングが施されています
透明ジルコンは、その高い 比重 (4.2~4.86)と金剛石の よう な光沢で人気の、よく知られた半 貴石です。高い 屈折率 (1.92)のため、 ダイヤモンド の代用品として使用されることもありますが、ダイヤモンドのような 遊色効果 は見られません 。ジルコンは最も重い宝石の一つです。 [27] モース 硬度 はクォーツとトパーズの中間で、10段階評価で7.5ですが、同様の人工石である キュービックジルコニア (8~8.5)よりも硬度は低いです。ジルコンは、強い日光に長時間さらされると、本来の色を失うことがあります。これは宝石としては珍しいことです。ジルコンは硫酸を除いて酸の影響を受けませんが、 硫酸 の場合は微粉末に粉砕した場合にのみ酸の影響を受けます。 [28]
宝石級のジルコンのほとんどは高度な 複屈折 性を示し、テーブルカットやパビリオンカット(つまり、ほぼすべてのカット石)でカットされた石では、前者を通して見ると後者が二重に見え、この特徴によって、ダイヤモンドやキュービックジルコニア(CZ)、ソーダライムガラスと区別することができる。これらの石にはこの特徴は見られない。しかし、スリランカ産のジルコンの中には、複屈折が弱いか全く見られない石もあり、またスリランカ産の石の中には、同じカット石であっても、一箇所では明らかな複屈折が見られ、別の場所ではほとんどまたは全く見られない石もある。 [29] 他の宝石も複屈折性を示すため、この特徴の有無は、あるジルコンをダイヤモンドやCZと区別するのに役立つかもしれないが、例えば トパーズと は区別できない。しかし、ジルコンは比重が高いため、通常は他の宝石と区別することができ、検査も容易である。
また、複屈折は石の光軸 に対するカットに依存します 。ジルコンがこの光軸をテーブルに対して垂直にカットされている場合、宝石商の ルーペ やその他の拡大鏡で見ない限り、複屈折は検出できないレベルまで低減される可能性があります。最高級のジルコンは、複屈折を最小限に抑えるようにカットされています。 [30]
ジルコン宝石の価値は、主にその色、透明度、サイズによって決まります。第二次世界大戦以前は、ブルージルコン(最も価値のある色)は、15~25カラットのサイズで多くの宝石供給業者から入手できました。それ以来、10カラットほどの大きさの石でさえ、特に最も望ましい色の品種では非常に希少になっています。 [30]
合成ジルコンは研究室で作られています。 [31]イヤリングなどの宝飾品に使用されることもあります。ジルコンは スピネル や合成 サファイア に模倣されることがあります が、簡単な道具を使えばそれらと区別するのは難しくありません
カンボジアのラタナキリ州 産のジルコンは熱処理されて青いジルコン宝石となり、 カンボライトという 商標で呼ばれることもあります 。 [32]
産状
ジルコニウム鉱石精鉱の世界生産動向
ジルコンは、あらゆる種類の火成岩、特に 花崗岩 と 珪長質 火成岩の微量鉱物成分に共通する副産物です。その硬さ、耐久性、化学的不活性のため、ジルコンは堆積性鉱床に残留し、ほとんどの砂の共通成分となっています。 キンバーライト 、カーボナタイト、ランプロファイア などの 超カリウム質火成岩 に微量鉱物として時折見られます。これは、これらの岩石のマグマ生成の異常さによるものです。 [35] [36]
ジルコンは、 重鉱物砂鉱床 、特定の ペグマタイト 、およびいくつかの希少なアルカリ性火山岩(例えば、 オーストラリアの ダボにあるトゥーンギ・トラヒタイト) [37]内に、ジルコニウム-ハフニウム鉱物であるユーディア ライト やアームストロング
石 と関連して経済的に濃縮されています
オーストラリアはジルコン採掘で世界をリードしており、世界総生産量の37%を生産し、世界のEDR( 経済的実証資源量 )の40%を占めています。 [38] 南アフリカはアフリカの主要生産国であり、世界の生産量の30%を占め、オーストラリアに次いで2番目に多いです。 [39]
放射年代測定
ジルコン粒子のSEM-CL像。帯状構造とポリサイクル(コアリム構造)を示しています
ジルコンは放射年代測定 の発展において重要な役割を果たしてきました 。ジルコンには微量の ウラン と トリウム ( 10ppm から1重量%まで)が含まれており [15] 、いくつかの現代的な分析技術を用いて年代測定することができます。ジルコンは 侵食 、輸送、さらには高度 変成作用 といった地質学的プロセスに耐えることができるため 、地質学的プロセスの豊かで多様な記録を含んでいます。現在、ジルコンの年代測定は、一般的に ウラン-鉛 (U-Pb)、 フィッショントラック法、およびU+Th/He法によって行われています。高速電子からのカソードルミネッセンス発光の画像化は、高分解能 二次イオン質量分析 (SIMS)のプレスクリーニングツールとして使用でき、 分帯パターンを画像化し、同位体分析の対象となる領域を特定することができます。これは、カソードルミネッセンスと走査型電子顕微鏡を一体化したものを用いて行われます。 [40] 堆積岩中のジルコンは、 堆積物の起源を特定することができます。 [41]
西オーストラリア州 イルガーンクラトン の ナリアー片麻岩地帯 にある ジャックヒルズ 産のジルコンは 、 U-Pb 年代が最大44億400万年と 測定されており [42] 、これは結晶化の年代と解釈されており、地球上でこれまでに測定された 最古の鉱物 となっている。さらに、これらのジルコンのいくつかの 酸素 同位体 組成は、43億年以上前に地球の表面にすでに液体の水が存在していたことを示していると解釈されている。 [42] [43] [44] [45] この解釈は追加の微量元素データによって裏付けられているが [46] [47] 、議論の対象にもなっている。 [48] [49] [50] 2015年には、西オーストラリア州ジャックヒルズの41億年前の岩石から「 生物 の残骸」が発見された。 [51] [52] 研究者の一人によると、「 地球上で 生命が 比較的急速に誕生したのであれば … 宇宙 でも生命は一般的である可能性がある」とのことです。 [51]
類似鉱物
ハフノン ( HfSiO 4 )、 ゼノタイム ( YPO 4 )、 ベヒエライト 、スキ アビナトアイト ( (Ta,Nb)BO 4 )、 トーライト ( ThSiO 4 )、 コフィネット ( USSiO 4 ) [15] はすべて、ジルコンと同じ結晶構造( ゼノタイムの場合は
IV X IV Y O 4 、 III X V Y O 4 )を共有しています。
ギャラリー
ジルコンの結晶構造
ジルコンの単位格子
珍しいオリーブグリーンのジルコン
3つのジルコン複合結晶のクラスター
参照
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External links
Wikimedia Commons has media related to Zircon .
Geochemistry of old zircons. Archived April 12, 2007, at the Wayback Machine .
Mineral galleries (archived 7 April 2005)
GIA宝石百科事典 – ジルコンの歴史、伝承、研究に関するオンライン記事と情報
ジルコン産業協会
天然ジルコンについて