黄鉄鉱の秘密を探る
３年Ｂ組

小山諒子

３年Ｂ組

古川雄規

指導教諭

藤野智美

１．要約
サイエンス研究会地学班はのいくつかのテーマに別れて研究活動を行っている。その 1 つのテーマが地質であり、実際に鉱物を採取し、その鉱物について調査した。ここでは、その報告を行う。
キーワード

パイライト、黄鉄鉱、硫化鉱物、大峠

２．研究の背景と目的

さらには、鉱石ラジオのキットを購入

普段、パワーストーンとして売られしたので、自分達の採集してきた鉱石をている鉱石は数多い。私達はそれらの使って、その鉱石ラジオを聴いてみたい鉱石の中から、パイライトという独特とも思う。の形や色をしたものに興味を持ち、何故このような形になるのか、また、こ３．研究内容の石の持つ性質は何なのかということ《黄鉄鉱とは》を調べてみたいと思った。

・特徴

パイライトは通称「愚者の黄金」(fool's

黄鉄鉱とは、硫化鉱物の一種であり、gold：1872 年初出）とも呼ばれており、一番普通に産する硫化鉱物である。結外観が金(Au)に酷似していることで有晶しやすい鉱物の一つで、その形は５名である。そのためかパワーストーン

角 12 面体、立方体が多い。正８面体としては、金運が上がるという名目で売は比較的まれである。

られていることが多い。

英名である｢パイライト｣は、ギリシャ

また、鉱石ラジオに用いられること語｢火｣を意味する｢pyr｣に由来する。こもあり、比較的ポピュラーであるとい

れは、黄鉄鉱をハンマーなどで叩くと火える。今回は実際に奈良県で黄鉄鉱の花を散らすことから名付けられた。

産地として有名である大峠という場所

何故立方体のような形になるのかといがあることを知り、この鉱物を実際に取うと、鉱物を形成する結晶が「等軸晶系」りに行くことにした。さらに、採集したと言われるもので、原子やイオンが積み鉱物に対して、簡単な実験を行った。

重なってなってできた結晶が一定の形を今後はその検証方法を事例に基づいてしている（結晶の中に、長さの等しい軸調べていきたい。

が直角に交わっている）ので、黄鉄鉱は

自然条件下で見事な立方体を形成するこ滝」という駅で降りて数キロを歩いて登とができる。結晶の表面には条線があるった。

ことが多い。外観色は淡い真鍮色から黄９月６日、初めて大峠に行ったときは金まで様々でる。条痕色はほぼ黒の緑黒

登り始めて 30 分程度のところにある露色。硬度は６－6.5。比重は 4.95－5.10。

頭（以後、ポイント）でしばらく穴を掘鉄よりも固いが、湿気には弱く非常に脆ってみたが見つからなかった。その後、くなる。

さらに 30 分程度登ったところに、広場のまた、何らかの原因で表面が分解され、ようなところがあり、そこの粘土質の露褐色を示すことがあり、その鉱石は「武頭で数個の黄鉄鉱を採掘した。さらに少石（ぶせき）」あるいは「升石（ますいし）」し険しい山道を少し登ると、粘土質の部と呼ばれる褐鉄鉱として扱われる。

分が広く広がっており、そこで多数の黄ちなみに、黄鉄鉱と同じ化学組成式鉄鉱を採集できた。

(FeS2)を持つ、白鉄鉱という鉱石もある。
しかし同じ組成からどちらの鉱物ができるかは、生成の条件に大きく左右される。
低温でアルカリ性の場合には白鉄鉱が、高温で酸性の場合には黄鉄鉱が生成される。金属鉱石を掘っている鉱山で、この鉱石を産出しない所はまずないが、金属鉱山でなくとも、黄鉄鉱はあらゆる岩石に含まれている。温泉作用を受けて変質した岩の中、粘土や粘土質の岩石の中にできることも多い。さらにはアンモナイ

図１

大峠の位置

ト等の化石が黄鉄鉱化していることもある。

② 採集地の土の特長
大峠は非常に特徴的な土をしており、《大峠での採集》

普通の土とは違い、主に赤茶色や白色の①

粘土質の土があった。文献により調べた採集地についてこれらの下調べのもと、私達は実際にところ、水分が非常に多いことと、その白黄鉄鉱を採集しに行くことにした。奈良色の粘土の色は黄鉄鉱の産地の特徴であ県での産地を調べたところ、奈良県桜井ることがわかった。

市と宇陀市の間にある大峠という産地を見つけた。実際に行ってみると、すぐ近③ パイライトの他の産地との比較

くに大峠トンネルがあり、車では行きやパイライトは当然日本に限らず、条件すいところだった。私達は、桜井駅からが整っていれば、世界中の鉱山で産出さ「談山神社」方面のバスに乗り、「不動れる。主な産地として、フランスのナブハン鉱山(Navajun Mine， La Rioja)が挙げられる（図２）。写真で見る限りでは赤茶色と白色の土の層があり、大峠と似ている。図３～図５に今回大峠で実際に採集してきた黄鉄鉱の写真を掲載する。
この写真からもわかるように、黄鉄鉱は基本の形を立方体として、様々な形を取図５

ることがわかる。

黄鉄鉱

その４

今回私達が採集した黄鉄鉱は、粘土質の土の中から見つかった。
《粘土について》
黄鉄鉱が採れる場所にある粘土は何なのか、それはまだはっきりわかっていない
図２

ナブハン鉱山が、とりあえず可能性として次の２つの鉱物を挙げる。
・カオリン
中国江西省の景徳鎮近くの高嶺(高綾)から採掘される。白色粘土が優れた陶磁器原料であることが広く知られてから、世界各地の同じような粘土は産地名の高嶺がなまってカオリンと呼ばれるように

図３

黄鉄鉱

その１なった。その後、カオリンの主成分がシリカ(二酸化珪素 SiO2)、アルミナ(Al203)、水(H20)であることが明らかになり、この３成分からできているカオリンは粘土のもっとも純粋なものと考えられ、鉱物名としても用いられるようになった。
カオリンの鉱物には、カオリナイト、ナクライト、ディッカイト、ハロイサイトという４種類の鉱物が含まれている。その中

図４

黄鉄鉱

その２

でもカオリナイトは、アルミニウムの含珪酸塩で、超微粒子の集合体として産出する「粘土鉱物」の代表的なものである。製紙、化学工業などに広く用いられている。凝灰石、長石などが変化してできる。白色塊状で吸水性があり、舌を吸い付ける。また、特有の臭いを持つ。

結果：何も起こらなかった。
Ⅲ．水酸化ナトリウムに浸す結果：何も起こらなかった。
Ⅳ．ハンマーで叩く・セリサイト(絹雲母)
化粧品原料、また各種工業用原料に使用されているセリサイト（絹雲母）は粘土鉱物で、雲母族に分類される、白雲母に近い化学組成持っている。
一般的に知られている絹雲母（セリサイトの特徴は微細で真珠光沢をもち、滑性を結果：粉々になった。名前の由来であるはずの火花も出なかった。
Ⅴ．テスターを使って、電気伝導性があるかどうかを調べる
結果：場所によってはあるようだった。
Ⅵ．磁石を近づける
結果：何も起こらなかった。

有している。絹雲母（セリサイト）は白雲

Ⅶ．黄鉄鉱を金槌で砕いた粉末を水道水お母、金雲母等の雲母族の一種で肉眼ではほよび蒸留水に入れ、BTB 溶液の反応をみる

とんど見ることのできない微細な結晶で結果：どちらの場合も液性の変化はみらある。その名称は鉱物名としてではなく野れなかった。

外名として用いられている。絹雲母の成因は以下の３つが挙げられる。
・熱水の活動により生成されたもの
・変成岩中に生成されたもの
・堆積岩の続成作用により生成されたもの［考察］《Ⅰ、Ⅱの結果より》
黄鉄鉱は酸性の液中では非常に安定するということが確認できた。本来であれば、塩酸や硫酸は金属を溶かす性質を持ってなお、この持ち帰った粘土の判定方法といる。今回の結果より、合金になると金属して指感による判定がある。カオリナイトとしての性質が大きく変化するのではな

は比較的サラサラした感じであり、セリサいかと予想される。また、採取してきた水

イトなどの雲母粘土鉱物はツルツルした感の性質が酸性であったこととの関係性もじで、絹糸光沢を示すとされている。

あるように感じられた。

今回は土を採集してからかなりの時間が経っていたため、粘土が乾いてしまい、《Ⅲの結果より》

この測定はできなかった。そこで、黄鉄鉱

アルカリ性の液中では何か反応があると黄鉄鉱の産地の水を使って、以下のようかもしれないと仮説を立ててⅢの実験をな実験を行った。

行ったが、何の反応も見られなかった。
しかしこの３つの実験に関しては、反応【実験１】黄鉄鉱の性質を調べるを見るまでの時間が短かったため、何の反Ⅰ．希硫酸に浸す応もなかったと言い切ることは難しいと結果：何も起こらなかった。
Ⅱ．塩酸に浸す思うので、次回はある程度長い時間、液中に浸して実験を行ってみようと思った。

結果：酸性を示した。
《Ⅳの結果より》Ⅱ．粘土を採取した場所から少し下ったと４の結果からは、黄鉄鉱には金のようなころを流れている小川の水展性や延性はなく、劈開もないことが確認

結果：弱酸性を示した。

できた。火花が散らなかったのは、黄鉄鉱の大きさか酸化が原因ではないかと考えら

Ⅲ．水道水
結果：中性を示した。

れる。
［考察］
《Ⅴの結果より》

この結果より、黄鉄鉱が産出する土壌は硫化鉱物にはたいてい半導体の性質が酸性であることがわかった。これは、文献あるらしいので、それが関連しているだろで調べた結果とよく一致している。また、うと考えた。

黄鉄鉱を塩酸や硫酸に浸したときの安定性とも強い関連性があると感じられる。

《Ⅵの結果より》鉄が磁石に引きつけられることから、黄４．今後の課題

鉄鉱も同じように磁石に引きつけられる

私達地学班は黄鉄鉱について興味を持と予想を立てていたので、少し意外だった。

ち、その性質について調べたが、詳細につそして黄鉄鉱の性質は、鉄と全く異なるといてはまだ調べきれていない。今後はこれいうことがわかった。

までよりも、電子顕微鏡などのいろいろな器具を用いてさらに深く調べていこうと《Ⅶの結果より》思う。

金属の粉末自体、水に溶けるわけではな

また今後の目標として、黄鉄鉱の成立過いため、その性質は変化しないのではない

程を理解し、可能ならば黄鉄鉱の精製を行かと思った。また、蒸留水は、それ自身がってみたいとも考えている。

酸性を示したことが意外であった。これは、これらをより深く知るために、もう一度蒸留水が普通の水に比べて、二酸化炭素を採集地へ出向いたりする必要もあるであ溶かしやすい性質があるためであること

ろうし、より専門的な、鉱石という範疇をがわかった。

越えた知識も習得するべきだろうと考える。

【実験２】

黄鉄鉱の産地の水を調べる

以下の３種類の水について、その性質をパックテストによって調べたところ、以下のような結果になった。

５．参考文献・サイト[1] 温泉の科学
http://www.asahi-net.or.jp/~ue3t-cb/bbs/special/sience_of_hotspring/sience_

Ⅰ．黄鉄鉱を採取した粘土から出てきた水

of_hotspring_5-4-5.htm[2]｢楽しい鉱物図鑑｣、堀秀道

６．謝辞
今回の活動において、藤野先生に多大なご指導を賜りました。本当に有難うございました。