茨城県から新鉱物が発見されたのは初めて。鉱物の分類について新しいシリーズを提案。さらなる未知鉱物の発見の手がかりを得る。鉱石を精査した結果、新鉱物を発見し、これを「日立鉱」と命名しました。日立鉱は極微小で、重元素を含むため、結晶構造の決定が困難でしたが、放射光(注1)を用いることで構造解析に成功しました。Magazine」に掲載されました(2019年7月6日受理)。Pb5Bi2Te2S6)と命名、その鉱物を記載しました。記載内容については、国際鉱物学連合の新鉱物、鉱物の記載や分類に関する委員会において審査され、2018年6月に承認を受けました。茨城県からの新鉱物の発見は初めてであり、鉱物名は、鉱物の産地である日立鉱山にちなんでいます。坑道内から採取した鉱石試料を使用しました。鉱物の分類は、化学組成と結晶構造の類似性でグループ化されます。発見された日立鉱の理想化学式はPb5Bi2Te2S6であり、申請時、日立鉱は硫化鉱物、硫テルル蒼鉛鉱グループ(注2)に分類されました。現在、このグループの分類に関しては、国際鉱物学連合において再検討が進められています。関連するいくつかの鉱物をPb-Bi-(Te+S)の三角図にプロットすると図2のようになり、日立鉱の発見により、化学組成が直線的な関係になる鉱物のシリーズの存在がより明確になりました(図2(a))。この関係性については、これまでにも議論されてきましたが、端成分の鉱物の結晶構造以外、まだ決定されていなかったため、明確な結論が出せない状況でした。結晶構造を決定できれば、この問題に対し大きな前進となることから、本研究では、結晶構造の決定を試みました。μm程度)でしか見出されていないため、実験室での結晶構造の決定は困難でした。エネルギー加速器研究機構)を使用して、放射光単結晶X線回折実験を行うことにより、日立鉱の結晶構造を決定することに成功、新しいタイプの結晶構造であることが判明しました。5が日立鉱)で表されることを示しました。この情報は、これまでの硫テルル蒼鉛鉱グループの分類を修正するものであり、日立鉱の発見は、鉱物分類に新たな知見を加える非常に重要な発見です。3および4の鉱物は未発見であり、新たな鉱物種として発見される可能性が残されています。現在の硫テルル蒼鉛鉱グループには、いくつかのシリーズが混在し、分類上複雑な状況であるため、今回の発見も含めて、より体系的な分類を進めていく必要があります。海底熱水鉱床(注3)を起源とする鉱床であることから、海底で形成される熱水鉱床には日立鉱が普遍的に存在すると考えられ、地球科学的な見地から、鉱床の生成環境(鉱物の沈殿条件)の推定・制約に役立ちます。して非常に注目されている硫テルル蒼鉛鉱(Bi2Te2S)と、化学組成ならびに結晶構造の両面で密接に関連します。結晶構造の違いは、化学物質の物理的特性に影響を与える可能性が高く、これまでに日立鉱と同形の化合物(注4)はまだ合成されていないことから、硫テルル蒼鉛鉱グループに関係する新規材料物質の開発に寄与する可能性があります。高エネルギーの電子など荷電粒子が磁場の中で、ローレンツ力などによって曲げられるときに、放射される電磁波を放射光と呼ぶ。赤外線からX線にかけての幅広い波長の光を含む。本研究では、このうちX線の波長領域の電磁波を使用している。放射光施設では、実験室に比べて圧倒的に強力なX線を利用することができ、最先端の研究活動に利用されている。フォトンファクトリーで詳しく調べられた。(注2)硫テルル蒼鉛鉱グループ鉱物は、化学組成をベースに分類されており、クラス(級)からシリーズ(系)までのさまざまな階層が用いられる。これらの階層は、化学組成の元素の存在比や結晶構造の類似性などを考慮して決められる。その階層の一つがグループ(族)であり、グループ名は、それら鉱物の中で最も古く発見された鉱物名を冠として用いられることが多い。硫テルル蒼鉛鉱(Bi2Te2S)は、1831年に発見され、のちに、現在の分類方法に従って、硫化物鉱物に分類、硫テルル蒼鉛鉱グループとしてまとめられている。グループの中は、より細やかな化学組成や結晶構造の類似性からシリーズと呼ばれるものに分類される。この規則に従うと、日立鉱は、硫化鉱物の硫テルル蒼鉛鉱グループ内硫テルル蒼鉛鉱シリーズに属する。地下深部に存在する岩石中の「水」がマグマなどにより熱せられることで、その岩石中に含まれる有用元素は、熱せられた水(熱水)の中に溶け込んでゆく。その熱水が、海底に噴出することによって、急激に冷やされると熱水中に存在していた有用元素は、熱水中に溶けていられなくなり、海水と反応して鉱物として晶出する。このような過程で、有用元素が濃集した鉱物が多量に存在する場所を海底熱水鉱床と呼ぶ。火山国である日本列島付近には、海底熱水鉱床が比較的浅い場所に多数存在しており、その調査・研究・開発が進められている。東北地方の秋田県北鹿地域には、「黒鉱」と呼ばれる大規模な海底熱水鉱床に由来する鉱床が存在しており、「黒鉱kuroko」という日本語の読みは、「津波tsunami」と同様、世界的にそのまま通じる国際学術用語として普及している。同形とは、結晶構造が同じで化学組成が異なる鉱物同士の関係をいう。Mnなど)で置き換えることができ、それぞれ個別の鉱物種として存在する。これら鉱物では、幾何学的な原子の配置様式(結晶構造)は変わらない。Bi2Te2Seなどはトポロジカル絶縁体・超伝導体として物質材料科学的に着目されている鉱物である。日立鉱の結晶構造では、それら鉱物の基本となる部分構造と、それとは異なる構造とが、サンドイッチされたような構造であり、新しいタイプのサンドイッチの中身(構造タイプ)であることが判明している。そのため、この中身をコントロールすることで、同形の物質において、材料の特性を変化させたり、新しい物理的な特性を発現させたりする可能性を秘めている。Reserved.先頭へ戻る。