ケイ酸塩鉱物

ケイ酸塩鉱物はケイ酸塩で構成された造岩鉱物の総称である。鉱物の中で最大かつ最も重要なグループで、地球の地殻の約90%を占めている。

鉱物学では、シリカもケイ酸塩鉱物と見なされる。シリカは自然界において鉱物の石英やその多形として存在している。

地球上では、数十億年間にわたり地殻が形成・再活動をしてきた過程の結果、多種多様なケイ酸塩鉱物が幅広い範囲と組み合わせで形成されてきた。こうした過程には部分融解、結晶化、変成作用、風化、続成作用などが含まれる。 このサイクルには生物も貢献しており、珪藻と呼ばれるプランクトンは自らの外骨格を海水から抽出したシリカから作っている。この珪藻が死んだ後の殻は、深海堆積物・珪藻土の主成分となっている。

1. 一般構造
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ケイ酸塩鉱物は一般的に、化学式[SiO2+n]2n-のサブユニットからなる無機化合物である。このように記述されているものの、陰イオンとしてのケイ酸塩イオンの記述は簡略化されている。ケイ酸塩アニオンの負の電荷とバランスをとっているのは、金属の陽イオンMx+である。こうしたカチオンの例としてMg2+やFe2+、Na+などがある。ケイ酸塩と金属間のSi-O-Mの結合は極性を持つ強力な共有結合である。ケイ酸塩アニオン[SiO2+n]2n-は無色透明で、細かく砕いた粉末にしても白色である。ケイ酸塩鉱物の色は、ケイ酸塩ではなく鉄などの金属に由来する。

ほとんどのケイ酸塩鉱物でケイ素は四面体構造をとり、4個の酸素原子に囲まれている。酸素の配位数は、酸素が2つのケイ素中心の橋渡し役になるときに配位数が2で固定される以外は自在に変化する。

ケイ素中心の中には、四隅を酸素原子と結合したままで他元素の原子に置き換わっている場合もある。四価ではない原子に置き換わった場合はアニオンはさらに負の電荷をもつため、相殺するためのカチオンを追加で要する。例えば、正長石[の場合、酸素と共有結合をとる四面体の3次元ネットワークからなるアニオンを持つ。もし四面体がすべてケイ素中心を持っていれば、アニオンは中性ケイ酸塩[となる。4個に1個の割合でケイ素がアルミニウムに置き換わった場合は[のアニオンができ、カリウムのカチオンKによって中性化される。

2. 主要グループ
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鉱物学において、ケイ酸塩鉱物はそのケイ酸塩アニオンの構造によって以下の7つの主要グループに分類される。

なお、テクトケイ酸塩鉱物が追加の陽イオンを持つのは、ケイ素がアルミニウムなどのより価数の低い原子に置き換わったときに限られる。

3. ネソケイ酸塩鉱物・オルソケイ酸塩鉱物
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ネソケイ酸塩鉱物、またはオルソケイ酸塩鉱物は、格子間のカチオンのみに結合した孤立した[SiO4]}}の四面体であるオルソケイ酸塩を持つ。シュツルンツ分類では09.Aに分類されている。例として以下が挙げられる。

フェナク石類
フェナク石 –
珪亜鉛鉱 –
カンラン石類
苦土カンラン石 –
鉄カンラン石 –
テフロ石 –
柘榴石類
苦礬柘榴石 –
鉄礬柘榴石 –
満礬柘榴石 –
灰礬柘榴石 –
灰鉄柘榴石 –
灰クロム柘榴石 –
ハイドログロッシュラーガーネット –
ジルコン類
ジルコン –
トール石 –
ハフノン –

紅柱石類
紅柱石 –
藍晶石 –
珪線石 –
デュモルチェライト –
トパーズ –
十字石 –
ヒューム石類 –
ノルベルグ石 –
コンドロド石 –
ヒューム石 –
単斜ヒューム石 –
ダトー石 –
チタン石 –
硬緑泥石 –
ムライト –

4. ソロケイ酸塩鉱物
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ソロケイ酸塩鉱物は、共有された酸素原子の頂点を持つ二重四面体である、独立したピロケイ酸塩Siで構成されており、ケイ素と酸素の存在比は2:7である。シュツルンツ分類では09.Bに分類されている。例として以下が挙げられる。

ソーベタイト –
異極鉱 ) –
ローソン石 –
斧石 –
珪灰鉄鉱 –
緑簾石類
緑簾石 –
灰簾石 –
タンザナイト –
単斜灰簾石 –
褐簾石 –
ドレイス石 –
ベスブ石 –

5. サイクロケイ酸塩鉱物
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サイクロケイ酸塩鉱物、またはシクロケイ酸塩鉱物・リングケイ酸塩鉱物は、3つ以上の四面体が環状に繋がった構造を持つ。一般式は2//x//−で、1個かそれ以上のケイ素原子を他の4配位原子に置換できる。ケイ素と酸素の存在比は1:3である。二重リングの場合は一般式は2//x//−となり、ケイ素と酸素の存在比は2:5となる。シュツルンツ分類では09.Cに分類されている。例として以下が挙げられる。

3員単環
ベニト石 –
4員単環
パパゴ石 – CaCuAlSi.
6員単環
緑柱石 –
バッジ石 –
杉石 –
電気石 –
ペツォッタイト –
大隅石 –
菫青石 –
鉄菫青石 –
9員単環
ユージアル石 – Na
3員二重環
ミラー石 – なお、斧石のリングには4つのケイ素四面体に加え2つのホウ素原子の四面体が含まれているため、同じ6員環でも他のケイ素のみの鉱物より大きく歪んだ環状構造をしている。

6. イノケイ酸塩鉱物
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イノケイ酸塩鉱物または鎖状ケイ酸塩鉱物は連結された鎖状のケイ酸塩四面体を持つ。単鎖の場合は一般式はSiO3}}、ケイ素と酸素の比は1:3だが、2本鎖の場合は一般式がSi4O11}}、ケイ素と酸素の存在比が4:11となる。シュツルンツ分類では09.Dに分類されている。例として以下が挙げられる。

6.1. 単鎖イノケイ酸塩鉱物
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輝石類
頑火輝石・鉄珪輝石系統
頑火輝石 –
鉄珪輝石 –
ピジョン輝石 –
透輝石・灰鉄輝石系統
透輝石 –
灰鉄輝石 –
普通輝石 –
ナトリウム輝石系統
ひすい輝石 –
エジリン輝石 –
リシア輝石 –
パイロクス鉄石 -
準輝石類
珪灰石 –
ばら輝石 –
ペクトライト –

6.2. 2本鎖イノケイ酸塩鉱物
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角閃石類
直閃石 –
カミントン閃石系統
カミントン閃石 –
グリュネル閃石 –
透閃石系統
灰鉄輝石 –
緑閃石 –
普通角閃石 –
ナトリウム角閃石系統
藍閃石 –
リーベック閃石 –
アルベゾン閃石 –

7. フィロケイ酸塩鉱物
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フィロケイ酸塩鉱物、または層状ケイ酸塩鉱物は、ケイ酸塩四面体の層が平行に積み重なった構造をとり、一般式はSi2O5}}でケイ素と酸素が2:5の割合で存在している。シュツルンツ分類では09.Eに分類されている。フィロケイ酸塩鉱物は全て、水またはヒドロキシ基で水和されている。

例として以下が挙げられる。
蛇紋石類
葉蛇紋石 –
単斜クリソタイル石 –
リザード閃石 –
粘土鉱物類
1:1粘土鉱物
ハロイ石 –
カオリナイト –
2:1粘土鉱物
葉ろう石 –
滑石 –
イライト –
モンモリロン石 –
緑泥石 –
苦土蛭石 –
その他粘土鉱物
海泡石 –
パリゴルスキー石 –
雲母類
黒雲母 –
クロム雲母 –
白雲母 –
金雲母 –
リチア雲母 –
真珠雲母 –
海緑石 –

8. テクトケイ酸塩鉱物
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テクトケイ酸塩鉱物、またはフレームワークケイ酸塩鉱物は、ケイ酸塩四面体が3次元フレームワーク構造をとっている。一般式はSiO2}}でケイ素と酸素が1:2で存在する。このグループは地球の地殻の75%を占めている。石英類以外のテクトケイ酸塩鉱物は、すべてアルミニウムを含んだアルミノケイ酸塩である。シュツルンツ分類では09.Fと09.Gに分類されているほか、石英は04.DAに分類されている。例として以下が挙げられる。
石英・水晶類
石英 –
鱗珪石 –
クリストバル石 –
コース石 –
スティショフ石 –
モガン石 –
玉髄 –
長石類
アルカリ長石
微斜長石 –
正長石 –
アノーソクレース –
サニディン –
斜長石
曹長石 –
灰曹長石 – 4O8}}           
アンデシン – 4O8}}           
ラブラドル長石 – 4O8}}           
亜灰長石 – 4O8}}           
灰長石 –
準長石族
黝方石 –
カリ霞石 –
灰霞石 –
霞石 –
方ソーダ石 –
藍方石 –
青金石 –
柱石類
曹柱石 –
灰柱石 –
沸石族
ソーダ沸石 –
エリオン沸石 –
菱沸石 –
輝沸石 –
束沸石 –
スコレス沸石 –
モルデナイト –
方沸石 –

9. 関連項目
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シュツルンツ分類

10. 脚注
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11. 外部リンク
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