ガラスのような結晶の中に隠された8つのこと · Deep Cuts

DC·162 Deep Cuts

世界で唯一の天然フッ素ガスをにじませる鉱物

アントゾナイトは、バイエルンのヴェルゼンドルフ産の暗色の放射性蛍石で(1841年に初めて記録された)、結晶の内部に純粋なフッ素ガスのポケットを閉じ込めている。ウランの不純物が放つ放射線がフッ化カルシウムをゆっくりと金属カルシウムと遊離フッ素に分解し、それが遮蔽された小さな空隙にたまる。フッ素はあまりに反応性が高く、化学者たちは長らく自然界に単体では存在しえないと主張していたが、2012年の研究でここに潜んでいることが証明された。かけらを砕くと放たれたガスが鋭く不快な悪臭を放ち、これが「臭い蛍石」という愛称の由来となっている。

この縞模様の紫の石は、イングランドのある丘の斜面だけで採れる

ブルー・ジョンは、紫・青・琥珀色の黄が大きく帯状に流れる、希少な縞模様の蛍石である。本物のブルー・ジョンは、イングランド・ダービーシャーのキャッスルトン郊外、トリーク・クリフの地下にある約1立方キロメートルの石炭紀石灰岩だけに産し、18世紀以来そこで採掘され花瓶や鉢に彫られてきた。縞模様は、結晶が成長する間の地下水と微量化学のゆるやかな変化を記録している。現在はわずかに残る鉱脈を守るため、年に数百キログラムしか採掘されていない。

立方体を軽くたたくと、完全な八面体に割れる

蛍石は八面体の劈開面に沿って4方向に完全な劈開を示し、これを持つ普通の鉱物はほかにない。この4つの面が対称に配置されているため、鋭く一打ちすると結晶は8つの面を持つ八面体の断片へときれいに割れ、鏡のように平らな面が一定の角度で接する。コレクター向けに売られる緑や紫の八面体標本の多くは、実は自然の結晶形ではなく、より大きな塊からこれらの面に沿って劈開させた断片であり、フッ化カルシウムの格子そのものに組み込まれた幾何学を利用したものだ。

硬度4の公式の基準鉱物である

フリードリヒ・モースが1812年に10種の基準鉱物から硬度スケールを作ったとき、蛍石は値4を定義する鉱物に選ばれ、3の方解石と5のアパタイトの間に位置づけられた。このスケールはひっかき傷への耐性だけを表す——蛍石は方解石を傷つけるが、アパタイトには傷つけられる。硬度5〜5.5ほどの鋼の刃は蛍石の結晶を簡単に傷つけてしまう。そのためガラスのような美しさを持ちながら、この鉱物は日常使いの宝石装飾には柔らかすぎ、主にコレクターや彫刻家に珍重されている。

その名は「流れる」を意味し、製鋼での役割もそれだ

蛍石の工業名フルオースパー(蛍石)と「フッ素(fluorine)」という語は、いずれもラテン語の fluere(流れる)に由来し、1530年にアグリコラが、鉱石をより溶けやすく流れやすくするために加える鉱物として記録した。現代の製鋼でも、フルオースパーはなお融剤として炉に投入される——スラグの融点を下げて流動性を高め、不純物がきれいに分離するようにする。製鉄所は鉄1トンあたりおよそ1〜5キログラムのフルオースパーを使う。コレクターの陳列棚からは遠い、目立たぬ働き者だ。

結晶として育てれば、高級カメラレンズを鮮明にする

フッ化カルシウムは異常なほど低く特異な分散で光を曲げる。つまり普通のガラスよりはるかに色を分散させない。そのアッベ数は約95に達し、一般的な光学ガラスの30〜60に対して大きい。高分散の素子と組み合わせると、蛍石レンズは赤・緑・青の光をほぼ同じ焦点に集め、色収差と呼ばれる色のにじみを消し去る。天然の結晶は欠陥が多すぎるため、光学用の蛍石は人工的に育成され、アポクロマートの望遠鏡や望遠レンズの対物に使われている。

この蛍石をそっと温めると、エメラルドグリーンに光る

クロロフェーンは、熱だけで光るほど熱ルミネセンスの強い蛍石の一種である。長い年月をかけて結晶格子の欠陥にためこまれたエネルギーが、鉱物を温めるとエメラルドグリーンの光として放たれ、およそ摂氏200〜300度の間で明るい輝きが現れる。この効果は一度きりで、ためたエネルギーを使い切ると輝きは消え、結晶に再びエネルギーが蓄えられるまで戻らない。優れた標本はニュージャージー州フランクリンや、ほかのわずかな産地から産する。

その深い紫は、自然の放射線が残した傷跡だ

純粋なフッ化カルシウムは無色なので、蛍石の有名な紫色は化学だけでなく損傷から生まれる。近くのウランやトリウムからの放射線が格子からフッ化物イオンをはじき出し、空いた場所が電子を捕らえてカルシウム原子の小さな塊ができ、カラーセンターと呼ばれる欠陥が生じる。これが約570ナノメートル付近の光を吸収するため、目には紫が見える。結晶を加熱すれば欠陥を修復して色を消すことができ、新たに放射線を当てれば色は戻る——色合いに刻まれた地質の記録である。

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