アーマルコライト

アーマルコライト：月の鉱物と地球での存在

アーマルコライトは、チタンを豊富に含む酸化鉱物の一種です。1969年、アポロ11号の着陸地点である静かの海で初めて発見され、アームストロング、オルドリン、コリンズの3名の宇宙飛行士の名前にちなんで命名されました。トランキリティアイト、パイロクスフェロアイトと共に、月で発見された3種の新鉱物の1つとして知られています。

月面での発見と地球上での産出

当初は月面の静かの海、タウルス・リトロー、デカルト高地などから採取されました。アポロ11号と17号のミッションで特に大量に発見されています。その後、アメリカ合衆国、ウクライナ、グリーンランド、ジンバブエ、スペイン、ドイツ、南アフリカ共和国、メキシコなど、地球上の様々な地域でも発見され、地球上にも存在することが確認されました。これらの産出地は、ランプロアイトの岩脈や岩栓、玄武岩、火山性熔岩、花崗岩質ペグマタイト、超苦鉄質岩、キンバーライトなど、多様な地質環境にまたがっています。さらに、月の隕石からも検出されており、月の地質だけでなく、隕石の起源解明にも役立つ鉱物であると言えるでしょう。

特殊な生成条件と結晶構造

アーマルコライトは、約1000℃以上の高温高圧下で生成され、急速な冷却（焼入れ）を必要とするため、比較的稀少です。1000℃を下回ると、マグネシウムに富むイルメナイトとルチルに分解されるため、その生成には特殊な条件が求められます。この生成条件の特殊性から、アーマルコライトは通常、イルメナイトやルチルと共に見つかることが多く、これらの鉱物の存在比は、鉱物が形成される際の冷却速度を示す指標として用いられることがあります。

物理的性質と化学組成

アーマルコライトの化学式は(Mg,Fe2+)Ti2O5で表されます。灰色から黄褐色を呈する不透明な鉱物で、様々な灰色がかったものが一般的です。結晶構造は、オルト型とパラ型があり、化学組成は大きくは変わりませんが、MgOやCr2O3の含有率に違いが見られます。

アーマルコライトは、シュードブルッカイト（擬板チタン石）グループに属し、Fe、Mg、Al、Tiなどの元素を含む固溶体です。端成分としては、アーマルコライト((Mg,Fe)Ti2O5)、シュードブルッカイト(Fe2TiO5)、フェロシュードブルッカイト(FeTi2O5)、カルーアイト(MgTi2O5)などが挙げられます。これらの鉱物は同形であり、全て直方晶系の結晶構造を有しています。

アーマルコライトの化学組成は、TiO2 (71-76%)、FeO (10-17%)、MgO (5.5-9.4%)などを主成分とし、チタンの含有率は比較的一定ですが、マグネシウムと鉄の比は変化に富みます。また、Cr、Zr、Caを多く含む変種も存在します。

アーマルコライト中のTi3+/Ti4+比は、鉱物が形成された時の酸素分圧を示す指標となり、月のアーマルコライトと地球のアーマルコライトの識別にも役立ちます。

アーマルコライトの結晶構造は、ブルッカイト(板チタン石)とよく似ており、八面体構造を基本としています。マグネシウムや鉄イオンは格子間配位に位置し、光学的特性に影響を与え、不透明な外観を作り出しています。

合成法

アーマルコライトは、鉄、チタン、マグネシウムの酸化物の粉末を混合し、約1400℃で溶融、約1200℃で数日間かけてゆっくりと冷却することで合成できます。冷却過程では、1000℃を下回らないように注意する必要があります。これは、1000℃以下でイルメナイトとルチルに分解されるのを防ぐためです。

まとめ

アーマルコライトは、その希少性と特殊な生成条件、そして月探査における発見から、地質学、鉱物学、惑星科学において重要な研究対象となっています。その結晶構造や化学組成の分析は、月の形成史や地球の深部過程の理解に貢献するだけでなく、新しい材料開発への応用も期待されています。今後の研究により、アーマルコライトに関する理解はさらに深まり、新たな知見がもたらされることでしょう。

もう一度検索