ヘマタイト

ヘマタイト
ブラジル産ヘマタイト結晶
一般的な
カテゴリ	酸化鉱物
式	酸化鉄(III)、Fe 2 O 3、α-Fe 2 O 3 [ 1 ]
IMAシンボル	裾[ 2 ]
ストランツ分類	4.CB.05
ダナ分類	4.3.1.2
結晶系	三角
クリスタルクラス	六角形不等辺面体（3 m）H–M記号：（3 2/m）
空間群	R 3 c（167番）
単位セル	a = 5.038(2) Å; c = 13.772(12) Å; Z = 6
識別
色	金属灰色、土質で緻密な細粒物質では鈍い色から明るい「錆びた赤色」、結晶や塊状の結晶鉱石では鋼鉄灰色から黒色
クリスタル習慣	板状から厚い結晶。雲母状または板状で、通常はロゼット状。放射状の繊維状、腎状、ブドウ状または鍾乳石状の塊、柱状。土状、粒状、魚卵状。
姉妹都市	浸透とラメラ
胸の谷間	なし、{0001}と{10 1 1}に別れがある可能性があります
骨折	不均一から亜貝殻状
粘り強さ	脆い
モース硬度	5.5～6.5
光沢	メタリックから華やかへ
連勝	明るい赤から暗い赤
透けて見える	不透明
比重	5.26
密度	5.26 - 5.3
光学特性	一軸（−）
屈折率	n ω = 3.150–3.220、n ε = 2.870–2.940
複屈折	δ = 0.280
多色性	O: 茶色がかった赤; E: 黄色がかった赤
参考文献	[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

ヘマタイト（/ ˈ h iː m ə ˌ t aɪ t , ˈ h ɛ m ə -/）は、ヘマタイトとも綴られ 、化学式Fe ₂ O ₃で表される一般的な酸化鉄化合物であり、岩石や土壌に広く見られます。^{[ 6 ]}ヘマタイト結晶は、鉄のアルファ多形として指定される菱面体格子系に属します。₂お₃コランダム（Al​​​₂お₃）およびイルメナイト（FeTiO₃）。この結晶構造形状により、950 °C (1,740 °F) を超える温度で 完全な固溶体を形成します。

ヘマタイトは、黒から鋼鉄、銀灰色、茶色から赤褐色、あるいは赤色で天然に産出されます。鉄の重要な鉱石鉱物として採掘されます。導電性があります。^{[ 7 ]}ヘマタイトの種類には、インデグニー鉱、マータイト（磁鉄鉱の擬似体）、アイアンローズ、スペキュラライト（鏡面ヘマタイト）などがあります。これらの形態は様々ですが、すべて赤錆色の縞模様があります。ヘマタイトは純鉄よりも硬いだけでなく、はるかに脆い性質もあります。インデグニー鉱という用語は、ブドウ状、乳頭状、または腎臓状のヘマタイトを指すために広く使用されます。^{[ 8 ]}マグヘマイトはヘマタイト（γ- Fe₂お₃）は同じ化学式を持ちますが、磁鉄鉱のようなスピネル構造をしています。

縞状鉄鉱層には、ヘマタイトの大きな鉱床が見られます。灰色ヘマタイトは、北米のイエローストーン国立公園のように、静水、たまり水、または鉱泉がある場所でよく見られます。この鉱物は水中に沈殿し、湖、泉、その他のたまり水の底に層状に堆積することがあります。また、ヘマタイトは水のない場所でも発生することがあり、これは通常、火山活動の結果として発生します。

粘土サイズのヘマタイト結晶は、土壌の風化作用によって生成される二次鉱物として、また、熱帯土壌や古代土壌、その他高度に風化した土壌の赤色の原因となる針鉄鉱などの他の鉄酸化物やオキシ水酸化物とともに発生することもあります。

語源と歴史

ヘマタイトという名称は、ギリシャ語で血を意味するαἷμα（haima）に由来し、ヘマタイトのいくつかの品種が赤色を呈していることに由来する。^{[ 6 ]}ヘマタイトの色はしばしば顔料として用いられる。この石の英語名は中世フランス語のhématite pierreに由来し、これは15世紀頃のラテン語lapis haematites に由来する。lapis haematitesは古代ギリシャ語のαἱματίτης λίθος（haimatitēs lithos 、「血のように赤い石」）に由来する。

黄土は、20%から70%のヘマタイト含有量で着色された粘土です。^{[ 9 ]}赤色の黄土は非水和ヘマタイトを含み、黄色の黄土は水和ヘマタイト（Fe ₂ O ₃  ·  H ₂ O）を含みます。黄土の主な用途は、永久的な色彩を与えることです。^{[ 9 ]}

この酸化鉄鉱物の赤チョークは、人類史において最も古い記録の一つであり、筆記、描画、装飾に利用されています。現在までに知られているこの粉末鉱物の人類による最古の使用は、16万4000年前、現在の南アフリカにあるピナクルポイント洞窟の住民によるもので、おそらく社交的な目的で使用されていたと考えられます。 ^{[ 10 ]}ヘマタイトの残留物は、8万年前の墓からも発見されています。ポーランドのリドノとハンガリーのロヴァス近郊では、紀元前5000年頃の赤チョーク鉱山が発見されており、これはライン川上流域の線状陶器文化に属するものです。^{[ 11 ]}

エルバ島では豊富なヘマタイトの鉱床が発見されており、エトルリア人の時代から採掘が続けられてきました。^{[ 12 ]}

地下ヘマタイト採掘は人体に対して発がん性があるとして分類されている。^{[ 13 ]}

磁気

ヘマタイトは磁場に対して非常に弱い反応しか示さない。マグネタイトとは異なり、通常の磁石には顕著に引きつけられない。ヘマタイトは、250 K (-23 °C) のモラン転移温度以下では反強磁性体であり、モラン転移温度以上かつネール温度948 K (675 °C) 以下では傾斜反強磁性体、すなわち弱い強磁性体であり、ネール温度以上では常磁性体である。

α-ヘマタイトの磁気構造は、1950年代にかなりの議論と論争の的となった。これは、キュリー温度が約1,000 K (730 °C) で強磁性であるにもかかわらず、磁気モーメントが極めて小さい(0.002 ボーア磁子) と考えられていたためである。さらに驚くべきことに、約 260 K (-13 °C) の温度低下とともに、正味の磁気モーメントがない相に転移した。この系は本質的に反強磁性であるが、陽イオンサイトの対称性が低いため、スピン軌道相互作用により、 c軸に垂直な面にあるときにモーメントが傾斜することが示された。260 K (-13 °C) で温度低下とともにモーメントが消失するのは、モーメントがc軸に沿って整列する異方性の変化によるものである。この構成では、スピン傾斜によってエネルギーは減少しない。^{[ 14 ] [ 15 ]}バルクヘマタイトの磁気特性は、ナノスケールのヘマタイトとは異なります。例えば、ヘマタイトのモラン転移温度は、粒子サイズの減少とともに低下します。この転移の抑制はヘマタイトナノ粒子で観察されており、不純物、水分子、結晶格子の欠陥の存在に起因します。ヘマタイトは、鉱物の磁気特性や結晶化学特性に影響を与えるH _{2 O（水）、ヒドロキシル基、空孔置換の含有量が異なる複雑な固溶体オキシ水酸化物系の一部です。} ^{[ 16 ]}他の2つの端成分は、プロトヘマタイトとハイドロヘマタイトと呼ばれます。

溶液から調製した2成分フェリハイドライト前駆体を乾式加熱することで、ヘマタイトの磁気保磁力の向上が達成された。ヘマタイトは温度依存的に289～5,027エルステッド（23～400 kA/m）の磁気保磁力を示した。これらの高い保磁力の起源は、アニール温度の上昇に伴う粒子および結晶子サイズの成長速度の違いによって誘起されるサブ粒子構造の結果であると解釈されている。この成長速度の違いは、ナノスケール（超小型）におけるサブ粒子構造の漸進的な発達につながる。低温（350～600℃）では単一粒子が結晶化する。しかし、高温（600～1000℃）では結晶集合体の成長が促進され、サブ粒子構造が形成される。^{[ 17 ]}

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  ヘマタイトの顕微鏡写真
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  ヘマタイトの結晶構造

鉱山の尾鉱

ヘマタイトは鉄鉱山の廃鉱に含まれています。最近開発されたプロセスであるマグネテーションでは、磁石を用いてミネソタ州の広大なメサビ山脈鉄鉱地帯の古い鉱山廃鉱からヘマタイト廃鉱を回収します。^{[ 18 ]}ファルンレッドは、スウェーデンの伝統的な住宅用塗料に使用される顔料です。ファルン鉱山の廃鉱から作られています。^{[ 19 ]}

火星

火星探査ローバーの顕微鏡画像装置から得られたモザイク画像。オポチュニティ着陸地点の岩石に部分的に埋め込まれたヘマタイト球状体を示している。画像の幅は約5cm（2インチ）。

火星では、火星周回軌道上のNASAマーズ・グローバル・サーベイヤー[20]と2001マーズ・オデッセイ[21]宇宙船の赤外線分光計によってヘマタイトのスペクトル特性が観測された。この鉱物は火星の赤道付近の経度0度のテラ・メリディアニ地点とマリネリス峡谷付近のアラム・カオス地点の2地点[22]で豊富に観測された。[ ^{23 ]オーレウム}・カオス^など他のいくつかの地点でもヘマタイトが検出^された。^{[ 24 ]}地球のヘマタイト^は一般に水性環境または水性変質によって形成される鉱物であるため、この検出は科学的に非常に興味深いものであったため、2台の火星探査ローバーのうちの2台目がメリディアニ平原と呼ばれるテラ・メリディアニ地域の地点に送られた。オポチュニティ探査車による現地調査では、相当量のヘマタイトが確認されました。その多くは小さな「火星球状体」の形で、科学チームによって「ブルーベリー」と非公式に名付けられました。分析の結果、これらの球状体は水溶液から形成されたコンクリーションである可能性が高いことが示唆されています。「火星のヘマタイトがどのように形成されたかを知ることは、過去の環境を特徴づけ、その環境が生命にとって適していたかどうかを判断するのに役立つでしょう。」^{[ 25 ]}

ジュエリー

ヘマタイトはビーズ、タンブリングストーン、その他の宝飾品の部品に加工されることが多い。^{[ 26 ]}ヘマタイトはかつて喪のジュエリーとして使われていた。^{[ 27 ] [ 7 ]}ヘマタイトや酸化鉄を多く含む粘土、特にアルメニアのボレは金箔に使われてきた。ヘマタイトは凹版彫刻の宝石など、芸術にも利用されている。ヘマチンは磁性ヘマタイトとして販売されている合成素材である。^{[ 28 ]}

顔料

ヘマタイトは、洞窟の壁面やその他の表面など、人間の絵画描写の起源のずっと前から顔料を作るために採取されており、時代を通じて芸術作品で継続的に使用されてきた。ローマ時代には、ヘマタイトを細かく粉砕して得られた顔料はsil atticumとして知られていた。絵画に使用される鉱物の他の名前には、colcotarやcaput mortuumがある。スペイン語では、アラビア語のal-maghrah (赤い土) に由来するalmagreまたはalmagraと呼ばれ、これが英語とポルトガル語に伝わった。この顔料の他の古代の名前には、ochra hispanica、sil atticum antiquorum、Spanish brownがある。^{[ 29 ]}赤、紫、茶色の酸化鉄顔料のベースになるほか、オーカー、シエナ、アンバー顔料の重要な成分でもある。^{[ 30 ]}顔料産業向けのヘマタイトの主な生産国はインドで、それに大きく差をつけてスペインが続いている。

産業用途

前述のように、ヘマタイトは鉄鉱石にとって重要な鉱物です。ヘマタイトの物理的特性は、医療機器、船舶産業、石炭生産の分野でも活用されています。高密度でX線透過に対する効果的なバリアとして機能するため、放射線遮蔽材によく使用されています。他の鉄鉱石と同様に、その密度と経済性から船舶のバラスト水の構成成分としてもよく使用されています。石炭産業では、高比重溶液に成形することで、石炭粉末と不純物の分離に役立ちます。^{[ 31 ]}

ギャラリー

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  珍しい擬斜長面体結晶
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  キラキラと輝く黒色の鏡面ヘマタイトのフィールド上に、鮮やかな赤褐色のヘマタイトを内包する3つの宝石質クォーツ結晶
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  板状のヘマタイトの中心から放射状に広がるルチルの金色の針状結晶
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  キプロス・ミノア文明の円筒印章（左）と対応する刻印（右）、紀元前14世紀頃
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  ブラジル産の、平行に成長した鏡のように輝く金属灰色のヘマタイトの葉の集合体
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  ヘマタイト彫刻、長さ5cm（2インチ）
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  ヘマタイト、異形スペキュラライト（鏡面ヘマタイト）、細粒が見られる
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  ワイオミング州の縞状鉄鉱層から採取された赤色ヘマタイト
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  火星で「ブルーベリー」の形で発見されたヘマタイト（NASAによる命名）
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  条痕プレート。ヘマタイトが一貫して赤錆色の条痕を残すことを示している。
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  走査型電子顕微鏡で観察したヘマタイト、倍率100倍
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  英国デボン州ラストリーのケリー鉱山から許可を得て採取した雲母質ヘマタイト
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  カンブリア産ブドウ状赤鉄鉱（手持ちレンズで撮影）。同じ標本にブドウ状赤鉄鉱がすべて含まれているにもかかわらず、それぞれの直径は大きく異なります。
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  ヘマタイト腎臓鉱石

参照

• ミルスケール
• ミネラル酸化還元緩衝液
• ウスタイト

参考文献

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外部リンク

• ミネラルデータ