鉱物の色と形のお話

鉱物の色

 

美しい色はどこから来るのでしょうか？

 

鉱物の色は複雑な要因によって決まります。

例えば、ルビーやサファイアは鉱物学的には同じコランダムという酸化アルミニウムの結晶ですが、微量の不純物によって様々な色を示すようになります。

美しい色を持つものは宝石として扱われ、クロムを含有する赤いものは「ルビー」、それ以外は「サファイア」と呼ばれます。

 

一般的に、鉱物は有色鉱物、無色鉱物、不透明鉱物に分類されますが、これらの分類は相対的なものです。

例えば有色の鉱物でも、薄片にすり減らすと光を透過する場合があります。

また、無色の鉱物であっても、不純物の存在や厚みによってコランダムのように色がついて見えることがあります。

 

つまり、鉱物の色は単純な要因では決まらず、結晶中の微細な構造や成分の違いによって複雑に影響を受けるのです。

 

もともと無色の鉱物に色がつく場合は、不純物の遷移金属元素のイオンが特定の波長の光を吸収することが要因となる場合があります。

例えばクロムという元素が混入すると、 ルビーやスピネルは赤色に、 エメラルドは緑色になります。

これは、クロムのイオンが 特定の波長の光を吸収するためです。

 

また、アメジストなどの一部の鉱物は 格子欠陥が光の吸収を引き起こします。

しかし、無色の鉱物が着色する原因となる不純物は非常に微量であるため、 化学組成を調べても検出限界以下の場合が多いのです。

 

 

鉱物の結晶形

 

特有の形は原子配列の規則性によるものです。

鉱物ごとに結晶の形は決まっており、 産地によって多少の違いはあるものの、 結晶の各面の位置関係や角度関係は 一定の規則性を持っています。

 

しかし、実際には 二種類の成分が混じり合った固溶体や不純物が含まれる鉱物もあります。

この違いは鉱物の形態にも影響を与え、八面体や十二面体など 結晶の多様性を生み出します。

 

また鉱物の硬度と結晶構造には密接な関係があります。

ダイヤモンドのように非常に硬い鉱物は、結晶構造による強い結合が原因です。

ダイヤモンドは炭素原子が密に結合しており、非常に強い結合を持っているため、非常に堅くて割れにくい性質を持っています。

 

一方、雲母類のようにうすく剥げやすい性質（劈開）を持つ鉱物は、結晶構造の上で原子の集まりが平たくなっており、特定の方向に原子間の距離が開いていることが原因です。

このような特性により、雲母類は剥がしやすい層を持っているため、薄く剥離できる性質があります。

 

 

鉱物の透過性

 

光が鉱物を通過する際には、さまざまな現象が観察されます。

【複屈折】

鉱物内部で光の振動方向による速度の違いが生じる現象です。

カルサイトは著名な複屈折の例であり、方解石の下に置いた図形が２つにずれて見えるのは、この複屈折の影響です。

 

【屈折と分散】

ダイヤモンドは結晶構造が密で光の速度が遅くなり、屈折率が大きくなります。

これによって、光が内部で反射してきらきらと輝く効果が生じます。

また、ダイヤモンドは光学的分散が強く、光の波長によって出てくる方向が異なるため、赤や緑や青といったさまざまな色の光がカットした面のそれぞれから出てくることが原因です。

 

 

まとめ

鉱物の色や形を決定するのは、化学組成や元の結晶構造によるもの、不純物によって生み出されるものが複雑に絡み合っています。

地球内部では常にダイナミックな化学反応が起こり続け、運良く地表まで運ばれたものだけがこうして私たちの目に見える姿になっています。

ぜひその奇跡をじっくり観察してみてください。