磁硫鉄鉱
磁硫鉄鉱
ロシア沿海地方ニコラエフスキー鉱山産、閃亜鉛鉱および石英を含む真鍮質板状磁硫鉄鉱結晶。標本サイズ：5.3 × 4.1 × 3.8 cm
一般的な
カテゴリ鉱物
式Fe 1−x S (x = 0～0.125)
IMAシンボルピュー[ 1 ]
ストランツ分類2.CC.10
結晶系単斜晶系、六方晶系
クリスタルクラスプリズマティック（2/m）（同じHM記号）
空間群A2/a
単位セルa = 11.88 Å、b = 6.87 Å、c = 22.79 Å; β = 90.47°; Z = 26
識別
色ブロンズ、ダークブラウン
クリスタル習慣板状または六角柱状の柱状、塊状から粒状
胸の谷間不在
骨折不均等
モース硬度3.5～4.5
光沢メタリック
連勝ダークグレー – 黒
比重4.58 – 4.65、平均 = 4.61
屈折率不透明
融合性3
溶解度塩酸に可溶
その他の特徴弱い磁性、加熱により強い磁性、非発光、非放射性
参考文献[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

磁硫鉄鉱（ギリシア語で「炎色の」を意味するpyrrhos）は、化学式 Fe (1−x) S (x = 0 ～ 0.125) で表される硫化鉄鉱物です。鉄が不足した非化学量論的なFeS の一種で、トロイライトとして知られる鉱物です。磁硫鉄鉱は、黄鉄鉱に似た色をしており、弱い磁性を持つことから、磁性黄鉄鉱とも呼ばれます。鉄含有量が増えるにつれて磁性は低下し、トロイライトは非磁性です。[ 5 ]磁硫鉄鉱は一般に板状で、真鍮色/青銅色をしており、金属光沢を呈します。この鉱物は、ノーライトのような塩基性火成岩に産出され、変成作用によって黄鉄鉱から形成されることもあります。[ 6 ]磁硫鉄鉱は、ペントランド鉱、黄鉄鉱、黄銅鉱、磁鉄鉱などの他の硫化鉱物とともに採掘されており、世界中で発見されています。

塩基性磁硫鉄鉱-1CのNiAs構造。
磁硫鉄鉱とペントランダイト（古原生代後期、1.85億年前） | Flickr
反射光下での磁硫鉄鉱の顕微鏡画像

構造

磁硫鉄鉱は、六方晶系または単斜晶系の結晶対称性を持つ複数のポリタイプとして存在し、同一の試料中に複数のポリタイプが混在することが多い。その構造はNiAs単位格子に基づいている。したがって、Feは八面体サイトを占め、硫化物中心は三方晶系柱状サイトを占める。[ 7 ]

NiAs構造を持つ物質は、金属イオンが最大1/8の割合で欠乏し、空孔を形成するため、しばしば非化学量論的構造となります。そのような構造の一つに、磁硫鉄鉱-4C（Fe 7 S 8）があります。ここで「4」は、鉄空孔が「C」方向において単位格子の4倍の大きさの超格子を形成することを示しています。C方向は、通常、結晶の主対称軸と平行に選択されます。この方向は通常、最大の格子間隔に対応します。その他のポリタイプには、磁硫鉄鉱-5C（Fe 9 S 10）、6C（Fe 11 S 12）、7C（Fe 9 S 10）、11C（Fe 10 S 11）などがあります。すべてのポリタイプは単斜晶系（M）または六方晶系（H）の対称性を持つため、一部の文献では、例えば6Cではなく、対称性に応じて6Hや6Mと表記する。[ 2 ] [ 8 ] 単斜晶系は254℃以下の温度で安定するが、六方晶系はそれ以上の温度でも安定する。例外は鉄含有量が高く、トロイライト組成（鉄原子含有率47～50%）に近いもので、六方晶系対称性を示す。[ 9 ]

磁気特性

トロイライトのような理想的な FeS 格子は非磁性である。磁気特性は Fe 含有量によって変化する。Fe に富む六方晶系磁硫鉄鉱は反強磁性である。しかし、Fe が不足している単斜晶系 Fe 7 S 8は強磁性である。[ 10 ]そのため、磁硫鉄鉱で広く観察される強磁性は、結晶構造中に比較的高濃度の鉄空孔 (最大 20%) が存在することに起因している。空孔は結晶の対称性を低下させる。そのため、磁硫鉄鉱の単斜晶系形態は、より対称的な六方晶系形態よりも一般に欠陥が多く、したがってより磁性が高い。[ 11 ]単斜晶系磁硫鉄鉱は、30 K でベスヌス転移と呼ばれる磁気転移を起こし、残留磁気が失われる。[ 12 ]磁硫鉄鉱の飽和磁化は0.12テスラである。[ 13 ]

識別

物理的特性

磁硫鉄鉱は真鍮、青銅、または暗褐色で、金属光沢があり、不均一または貝殻状以下の割れ目があります。[ 14 ]磁硫鉄鉱は、黄鉄鉱、黄銅鉱、ペントランド鉱などの他の真鍮硫化鉱物と混同されることがあります。特定の診断特性は、手持ちのサンプルで識別するために使用できます。他の一般的な真鍮色の硫化鉱物とは異なり、磁硫鉄鉱は通常磁性があります（鉄含有量に反比例して変化します）。[ 14 ]モース硬度スケールでは、磁硫鉄鉱は 3.5 ～ 4 の範囲であり、[ 15 ]黄鉄鉱は 6 ～ 6.5 です。[ 16 ]条痕は、磁硫鉄鉱と他の硫化鉱物の特性が類似している場合に使用できます。磁硫鉄鉱には、濃い灰色から黒色の条痕が見られます。[ 15 ]黄鉄鉱は緑がかった黒から茶がかった黒の条線を示し、[ 16 ]黄銅鉱は緑がかった黒の条線を示し、[ 17 ]ペントランド鉱は淡い青銅色の条線を残します。[ 18 ]磁硫鉄鉱は一般に塊状から粒状の結晶性を示し、時には虹彩色の板状/柱状または六方晶系結晶を示すことがあります。[ 14 ]

手持ちサンプルの診断特性には、灰色/黒色の縞模様のある真鍮/青銅色、虹彩光沢を示す板状または六角形の結晶、貝殻下層の割れ目、金属光沢、磁性などがあります。

光学特性

磁硫鉄鉱は不透明な鉱物であるため、光を透過しません。そのため、平面偏光および交差偏光下で観察すると吸光度が上昇し、岩石学用偏光顕微鏡による識別が困難になります。磁硫鉄鉱をはじめとする不透明鉱物は、反射光式鉱石顕微鏡を用いて光学的に識別できます。[ 19 ]以下の光学特性[ 20 ]は、鉱石顕微鏡を用いた研磨／パック切片の代表的な特性です。

反射光の下での磁硫鉄鉱の顕微鏡写真。クリームピンクからベージュ色の不規則な下反り形の塊として現れます (5x/0.12 POL)。

磁硫鉄鉱は典型的には下反角形の粒状集合体として現れ、クリームピンク色から茶色がかった色をしている。[ 20 ]粒界に沿って弱いから強い反射多色性が見られることがある。[ 20 ]磁硫鉄鉱の研磨硬度はペントランド鉱（中程度）と同程度で、黄鉄鉱よりも柔らかく、黄銅鉱よりも硬い。[ 20 ]磁硫鉄鉱は双晶や内部反射を示さず、黄色から緑がかった灰色または灰青色までの強い異方性を示すのが特徴である。 [ 20 ]

研磨された断面の診断特性には、下反り状の集合体、クリームピンクから茶色の色、強い異方性などがあります。

発生

磁硫鉄鉱は、苦鉄質火成岩、特にノーライトによく見られる微量成分です。ペントランド鉱、黄銅鉱、その他の硫化物を伴う層状貫入岩中に、偏析堆積物として産出します。サドベリー貫入岩（カナダ、オンタリオ州にある185億年前の隕石衝突クレーター）の重要な構成岩であり、銅やニッケルの鉱化に伴う岩塊中に産出します。[ 9 ]また、ペグマタイトや接触変成帯にも産出します。磁硫鉄鉱は、しばしば黄鉄鉱、白鉄鉱、磁鉄鉱を伴います。

形成

磁硫鉄鉱の形成には鉄と硫黄の両方が必要です。[ 6 ]鉄は地球の大陸地殻で4番目に豊富な元素（地殻の平均存在率は5.63%または56,300 mg/kg）であり、[ 21 ]そのためほとんどの岩石は磁硫鉄鉱を形成するのに十分な鉄の量を持っています。[ 6 ]しかし、硫黄はそれほど豊富ではないため（地殻の平均存在率は0.035%または350 mg/kg）、[ 21 ]磁硫鉄鉱の形成は一般的に硫黄の量によって制御されます。[ 6 ]また、鉱物の黄鉄鉱は、地球の地殻で最も一般的で最も豊富な硫化鉱物です。[ 6 ]黄鉄鉱を含む岩石が変成作用を受けると、水や硫黄などの揮発性成分が黄鉄鉱から徐々に放出されます。[ 6 ]硫黄の損失により黄鉄鉱は磁硫鉄鉱に再結晶する。[ 6 ]

黄鉄鉱は、高炉[ 22 ]や石炭の直接液化（重要な触媒となる）などの高温還元技術環境でも磁硫鉄鉱に分解される。 [ 23 ]

磁硫鉄鉱はブラックスモーカー熱水噴出孔の近くでも形成されることがあります。[ 6 ]ブラックスモーカーは海底に高濃度の硫黄を放出し、周囲の岩石が変成すると磁硫鉄鉱が結晶化することがあります。[ 6 ]その後の地殻変動によって変成岩が隆起し、磁硫鉄鉱が地表に露出します。[ 6 ]

分布

アメリカ合衆国

アメリカ合衆国における磁硫鉄鉱の潜在的発生地図 (Mauk and Horton, 2020; 米国地質調査所, 2019; Mindat.org, 2019)。

磁硫鉄鉱はアメリカ合衆国の様々な場所で産出する。[ 6 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]アメリカ合衆国東部では、磁硫鉄鉱はアパラチア山脈に沿って帯状に分布する高度変成岩中に産出する。[ 6 ]アメリカ合衆国中部では、その地域は変成を受けておらず、その下には磁硫鉄鉱を含まない堆積岩があるため、磁硫鉄鉱を含む岩石は一般に見られない。 [ 6 ]アメリカ合衆国西部では、シエラネバダ山脈とカスケード山脈に沿ってアメリカ合衆国北西部まで延びる帯状に磁硫鉄鉱が不連続に産出する。[ 6 ]磁硫鉄鉱はスペリオル湖の西と南でも見つかることがある。[ 6 ]

世界中の鉱山所在地

以下は、世界中で採掘中に磁硫鉄鉱の存在が報告されている場所の一部です。[ 15 ]

カナダ

位置 私の 主な対象商品
ブリティッシュコロンビア州、リオンデルブルーベル鉱山[ 27 ] [ 28 ]カドミウム、銅、金、鉛、銀、亜鉛
ケベックヘンダーソン第2鉱山（カッパーランド鉱山）[ 29 ]銅、金
ケベックB&B クォーリー、シャーウィニガン 建設用砕石（ガブロ）
ケベックマスキモ採石場、シャーウィニガン 建設用砕石（ガブロ）

私たち

位置 私の 主な対象商品
コネチカット州ベッカー採石場（ベッカーズ採石場）[ 30 ]記載されていないが、豊富な石英、藍晶石、ガーネットは言及する価値がある。

注: ここは建設用の砕石骨材を生産する採石場であった。

オーストラリア

位置 私の 主な対象商品
タスマニアレニソンベル鉱山（レニソン鉱山）[ 31 ]スン

ブラジル

位置 私の 主な対象商品
ミナスジェライス州モロ ヴェーリョ鉱山[ 32 ] [ 33 ]Au、鉄鉱石[ 34 ]

イタリア

位置 私の 主な対象商品
トスカーナボッティーノ鉱山[ 35 ]Ag、硫化物[ 36 ]

コソボ

位置 私の 主な対象商品
ミトロヴィツァ地区トレプサ鉱山[ 37 ]鉛、銀、亜鉛

語源と歴史

1847年にウルス＝ピエール＝アルマン・プティ＝デュフレノワによって命名されました。[ 38 ] 「磁硫鉄鉱」はギリシャ語のπυρρός（pyrrhos）に由来し、炎色のことを意味します。[ 2 ]

建設用骨材中の硫化物酸化がコンクリートの劣化につながる

磁硫鉄鉱を含む岩石はコンクリートの骨材として使用できない。磁硫鉄鉱の酸化によって放出される硫酸イオンがコンクリートに内部硫酸塩腐食 (ISA) を容易に引き起こすからである。これはコンクリートの潜在的かつ重篤な劣化である。[ 39 ]磁硫鉄鉱はケベック州、マサチューセッツ州、コネチカット州のコンクリートの地下室の崩壊と関連付けられているが、これらの地域では地元の採石場でコンクリート製造用の骨材が十分に特性評価されていないものが採掘されたためである。[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]アイルランド、特にドニゴール州の多くの家屋もコンクリート製造用に不適切に選択された骨材に含まれる磁硫鉄鉱介在物の影響を受けている。[ 43 ] [ 44 ]磁硫鉄鉱に含まれる硫化鉄は自然に酸素や水と反応し、時間の経過とともに硫酸に分解してエトリンガイト、ソーマサイト、石膏などの二次鉱物を形成する。[ 39 ] [ 6 ]これらの新しく形成された変質生成物は、磁硫鉄鉱よりも大きな体積を占めます。その膨張はコンクリートマトリックスに引張応力を誘発し、コンクリートにひび割れを引き起こし、住宅基礎やコンクリート構造物の破損につながります。[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 39 ] [ 6 ]

用途

硫黄の供給源以外、磁硫鉄鉱には特別な用途はない。[ 45 ]ニッケル、銅、その他の金属が多量に含まれていない限り、一般的に価値のある鉱物ではない。 [ 45 ] [ 46 ]冶金プロセスが複雑なため、磁硫鉄鉱から鉄を抽出することはほとんどない。[ 45 ]主に採掘されるのは、ニッケルとコバルトを多量に含む硫化鉱物であるペントランド鉱（(Fe,Ni) 9S8）と関連しているためである。[ 2 ]苦鉄質岩や超苦鉄質岩で見つかった場合、磁硫鉄鉱は経済的なニッケル鉱床の良い指標となり得る。[ 45 ]

鉱物の略語

磁硫鉄鉱鉱物の略語表。注：太字で記載されている公式IMA-CNMNC記号のみを使用してください。
略語ソース
ピューIMA-CNMNC [ 47 ]
ポー ホイットニーとエヴァンス、2010年; [ 48 ]カナダ鉱物学者、2019年。[ 49 ]

同義語

鉱物磁硫鉄鉱の同義語。[ 2 ]
磁性黄鉄鉱 マグネトパイライト 磁性黄鉄鉱
ピロチン ピロホタイト 磁性黄鉄鉱
ダイピリット クローバー石 ヴァッテンキーズ

参考文献

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