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コランダム (鋼玉、こうぎょく、Corundum、ルビー、サファイア)

 コランダム (鋼玉、こうぎょく、Corundum)はアルミニウムの酸化鉱物(六方晶系)で、化学的には酸化アルミニウム(アルミナともいいます)の結晶です。アルミニウムが錆びると白い粉を吹きますがあれが酸化アルミニウムで、コランダムと同じ成分です。

 主な産地はビルマ(ミャンマー)やインド、タイ、カンボジア、ベトナム、スリランカなどで、結晶質石灰岩(大理石)や片麻岩など高温で変成作用を受けた岩石中に産します。また、中~高温の酸性熱水による変質帯や霞石閃長岩など珪酸分に乏しい火成岩中に副成分鉱物として、あるいは変質作用を受けた花崗岩中や花崗岩ペグマタイト中にトパーズなどと共に産します。また、これらの岩石の風化に伴ってコランダムが分離し、大規模な砂鉱床を形成することもあります。

 酸化アルミニウムというどこにでもある成分のコランダム(Al2O3)ですが、結晶化するのは稀な現象です。それは地殻を構成する岩石の大半を珪酸塩鉱物が占めており、コランダムが生成する温度や圧力ではアルミニウムがいちはやく珪酸と結合してしまい、藍晶石(Al2OSiO4で珪酸とアルミニウムが結びついたもの)や紅柱石、珪線石といった鉱物(ともにAl2SiO5で珪酸とアルミニウムが結びついたもの)が生成してしまうからです。そこで珪酸分に乏しく最適な温度と圧力が整った条件下で初めてコランダムとして生成します。またルビーに関してはこれにクロムが1%〜3%程度必要で、それ以上でもそれ以下でもいけないという条件が重なります。これが稀産である所以です。

 自形の結晶形は葉巻型の六角柱で、その他粒状、塊状にて産します。

 色は無色、淡赤~赤色、黄~黄褐~橙、淡青~青~紫~淡紫色、淡緑~緑など豊富ですが、このうち赤いものだけをルビーと呼び、それ以外の色のものをサファイアと呼びます。ルビーもサファイアも正式な鉱物名ではなく流通名です。

 赤のコランダムの呈色要因は三価のクロムイオン(Cr3+)で、これが1~3%ほど含まれるとルビーの色になります。このクロムイオンが少ないと淡赤色のピンクサファイアになり、その境界は約1%といわれています。またクロムイオンの含有量が5%を超えるとエメリーと呼ばれる灰色の工業用研磨用途の鉱物になってしまします。
 一般的に「サファイア」と呼ばれる青いコランダムの呈色要因は約1%の二価の鉄イオン(Fe2+)と四価のチタンイオン(Ti4+)の電荷移動によるものです。これは、通常は鉄イオンとチタンイオンは対になってアルミニウム原子の一部を置き換えています。そしてコランダムに光が当たるとそのエネルギーを受けて近傍の二価の鉄イオン(Fe2+)と四価のチタンイオン(Ti4+)の間で電子(電荷)が移動し、共に三価のイオン(Fe3+、Ti3+)になります。この時赤から黄色までの低い周波数帯域の光エネルギーを吸収します。ここで残った高い周波数帯域の緑や青、紫の光だけが反射し青く見えるのです。
 その他、緑のサファイアは鉄イオンとチタンイオンとクロムイオンによるものか、あるいは青いサファイアとイエローサファイアの混在によるもの、紫のサファイアは鉄イオンとチタンイオンによるものか、クロムイオンによるもの、あるいは赤いルビーと青のサファイアの混在によるものです。

 また赤いコランダムには赤色に蛍光する性質があります。これは不純物として含まれているクロムイオンが光を受けるとクロムイオンの電子が励起(エネルギーを受け取ることにより高いエネルギーレベル(エネルギー準位)の不安定な状態に持ち上げられた状態)し、励起したクロムイオンの電子が再び元の安定なエネルギー準位(基底状態)に戻る時に受け取った余分なエネルギーを赤色の波長の電磁波(光)として放出するためです。このエネルギーの吸収から放出までにかかる時間は非常に短いですが、これが連続的におこなわられることにより、蛍光という性質が発生します。

 スタールビーやスターサファイアといって、スター効果(カボションカットに加工した宝石の表面に星の形をした光が現れる現象。アステリズム(asterism)効果ともいう)を示すものがあります。これは結晶が成長していく過程で結晶軸にしたがって他の鉱物を取り込むことによるものです。取り込まれた含有物としては例えばルチルの微細な針状結晶があげられます。

 コランダムのモース硬度は9とダイヤモンドに次いで硬いのも特徴です。コランダムはモース硬度9の標準鉱物です。色の美しくないコランダムは工業的には金剛砂として研磨剤になります。

 またコランダムは現在人工的に合成されており、工業用の研磨剤などの他、時計の文字盤を覆うサファイアガラス(ガラスといっても非晶質のガラスではなく、人工の酸化アルミニウムの無色透明の単結晶)などとして用いられています。

 英名のCorundumはまずイギリスの博物学者で地質学者のジョン・ウッドワード (John Woodward(1665-1728))が1725年にサンスクリット語で「ルビー」を意味する「kuruvinda」から「corinvindum」と命名しました。その後、化学や鉱物学、地質学などの研究者リチャード・カーワン(Richard Kirwan (1733-1812))によって1794年に現在の綴りである「corundum」という名称を使用しました。


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