地学岩石・鉱物理科

5分でわかる「鉱物」鉱物の定義やケイ酸塩鉱物について理系ライターがわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。今回は鉱物について解説していくぞ。

鉱物とは簡単に言えば岩石を作っているものだ。鉱物は科学的に重要なだけでなく、人類の文明にとってもかかせないものだ。

鉱物について基礎的なことを学んでみよう。

今回は物理学科出身のライター・トオルと解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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tohru123

ライター/トオル

物理学科出身のライター。広く科学一般に興味を持つ。初学者でも理解できる記事を目指している。

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鉱物とは何か

image by iStockphoto

地球は岩石型惑星に分類されるように主に岩石でできています。では、岩石が何からできているのかというと、それは鉱物です。細かな定義はいろいろややこしいですが、鉱物が集まって岩石を作っていると考えてそう間違いはありません。また、鉄からレアメタルまで人類にとって有用な金属は鉱物から抽出します。さらに、妙に人類が好む宝石類も鉱物に分類されるのです。今回は、このように人類とかかわりの深い鉱物について見てみましょう。

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その1:鉱物

Hematite-1.JPG
Transpassive – photo taken by Transpassive, CC 表示-継承 3.0, リンクによる

鉱物は、金・銀・銅・鉄などの金属資源ダイアモンドをはじめとする宝石への関心と結びつき、昔から人類を魅了してきました。しかし、それだけではなく、鉱物は地球やほかの惑星を構成する物理化学的な最小単位であり、その物理的・化学的性質を知ることは、地球やほかの惑星で起こる地学現象の素過程を知るために重要なのです。上記の画像は、鉄の原料となる鉄鉱石の画像になります。

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その2:鉱物の旧定義

Pouring liquid mercury bionerd.jpg
Bionerd投稿者自身による作品, CC 表示 3.0, リンクによる

鉱物は、かつては生物が関与しない自然過程で形成された、化学組成がある範囲で一定な無機質の結晶として定義されてきました。ちなみに、結晶とは原子が規則正しく三次元的に周期的配列をしている物質であり、そのような周期性を持たない物質は非晶質物質と呼ばれます。しかし、この定義では液体である自然水銀、貝やサンゴ骨格および人の骨を形成する方解石・あられ石・煉灰石、非晶質であるオパールなどの多くの物質が、鉱物から除外されてしまうことになってしまうのです。上記は、水銀の画像になります。

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その3:現在の鉱物の定義

HPHTdiamonds2.JPG
Materialscientist (talk). Subsequent edits by Materialscientist. – 投稿者自身による作品, パブリック・ドメイン, リンクによる

そこで近年では、鉱物を自然界で産出するすべての無機物、もしくは有機物も含んで単に物質というように、広くとらえる考え方が一般的となってきています。さらに、人工ダイヤモンドのような人工鉱物も存在してきているようです。地殻やマントルの岩石は、元素単体からなる元素鉱物・ケイ酸塩鉱物・酸化鉱物・硫化鉱物・炭酸塩鉱物・リン酸塩鉱物などからなりますが、二酸化ケイ素を主成分とするケイ酸塩鉱物の占める割合が圧倒的に多くなります。上記は、人工ダイヤモンドの画像です。

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その4:地殻をつくる鉱物

Earth-cutaway-schematic-numbered.svg
!原画(原紙)(原文):USGSベクタ:AnasofiapaixaoFile:Earth cross section-i18.png このファイルの派生元:  Earth cross section-i18.png, パブリック・ドメイン, リンクによる

したがって、地殻を作る元素では酸素とケイ素が重量比で全体の約4分の3を占め、残りはアルミニウム、鉄、カルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウムなどです。ケイ酸塩鉱物の中でも、かんらん石・輝石・角閃石・雲母・長石・石英は体積比で地殻の約87パーセントを構成しています。このような地殻やマントルの岩石を構成する主な鉱物が造岩鉱物です。上記の画像の、1aと1bが地殻になります。

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