鉱物とは？定義・鉱物学・種類・生成過程と主な鉱物一覧
鉱物の定義から鉱物学、生成過程、種類別の特徴や主要鉱物一覧まで、図解とともにわかりやすく解説する入門ガイド。
鉱物とは、地球上で自然に形成される物質で、主に岩石を構成する基本的な成分です。鉱物は通常、固体で無機質、かつ結晶構造を持ち、地質学的なプロセスによって自然に生成されます。鉱物を研究する学問を鉱物学といいます。
鉱物には、単一の化学元素（例：金、銀、グラファイト）から成るものと、通常は複数元素から成る化合物（例：石英や長石）の双方があります。鉱物の種類は数千に及び、新種が継続的に報告・認定されています。地殻で最も一般的に見られる鉱物の一つは石英で、もう一つの代表は長石です。
鉱物の特徴（識別に重要な性質）
- 結晶構造：原子が規則正しく配列した構造（単位格子）を持ち、外形に結晶面や形（晶形）が表れることがある。
- 化学組成：一定の化学組成あるいは組成範囲をもち、これが鉱物種を規定する重要な要素となる。
- 物理的性質：色、条痕（擦ったときの粉の色）、光沢（ガラス光沢・金属光沢など）、モース硬度、比重、劈開（へきかい）や断口（かけ方）などが識別に使われる。
- 例外と準鉱物：天然ガラスのように結晶構造を欠くもの（オパールなど）は「鉱物」に分類されない場合があり、これらは鉱物とは区別して準鉱物・鉱物的物質と呼ばれることがある。
- 同質異像（多形・同素体）：同じ化学組成であっても結晶構造の違いにより性質が異なる（例：炭素からなるダイヤモンドとグラファイト）。
主要な鉱物の分類
- ケイ酸塩鉱物（シリケート）：地殻の大部分を占める。石英、長石、雲母、角閃石、輝石など。
- 酸化物：酸素と金属元素からなる。例：磁鉄鉱（Fe3O4）、赤鉄鉱（Fe2O3）。
- 硫化物：硫黄を含む鉱物で、金属資源として重要。例：黄鉄鉱（パイライト）、方鉛鉱（ガレナ）。
- 炭酸塩鉱物：方解石（カルサイト）やドロマイトなど。岩石（石灰岩など）や土壌に多い。
- 硫酸塩・ハロゲン化物・燐酸塩：重晶石（硫酸バリウム）、岩塩（ハロゲン化鉱物）、燐灰石（燐酸塩）など。
- 金属元素鉱物（ネイティブ元素）：単元素からなるもの。金、銀、銅、硫黄など。
- その他：有機起源の鉱物や希少な鉱物群も存在する。
鉱物の生成過程（主要な成因）
- 火成（マグマの冷却）：マグマが冷えて結晶化する過程で生じる。長石や斜長石、黒雲母、輝石など。
- 熱水作用（ハイドロサーマル）：熱水溶液が鉱物を運び、温度・圧力や化学環境の変化で沈殿・成長する。金属鉱床や石英脈など。
- 堆積・蒸発：海水や湖水の蒸発によって塩類（岩塩、硫酸塩）が沈殿、あるいは生物活動による炭酸塩形成。
- 変成作用：高温・高圧下で既存鉱物が再結晶して別の鉱物に変化する（例：粘土から雲母へ、方解石の再結晶など）。
- 風化・二次生成：表層環境での化学風化により、二次鉱物（粘土鉱物、酸化鉄鉱物など）が形成される。
- 生物起源：貝殻や骨格など生体が作る炭酸カルシウムなど（生物鉱化）。
- 天体起源：隕石中の鉱物や宇宙空間での生成物も存在する。
鉱物の同定・分析法
- フィールドでの観察（色、硬度、条痕、劈開、結晶形）
- 薄片標本を使った偏光顕微鏡観察（岩石学・鉱物学で基本的手法）
- X線回折（XRD）：結晶構造の同定に有効
- 電子顕微鏡（SEM）＋エネルギー分散型X線分析（EDS）や電子プローブ（EPMA）：微量元素や組成解析に用いる
- ラマン分光、赤外分光、ICP（溶液中元素分析）などの化学・分光分析法
鉱物学（研究分野）の広がり
鉱物学は単に鉱物の記述に留まらず、結晶化学、物性（高圧・高温下の挙動）、実験鉱物学、資源学（経済鉱床学）、環境鉱物学、宝石学（ジェモロジー）など多岐にわたります。新鉱物の命名・認定は国際鉱物学連合（IMA）により行われます。
主な鉱物一覧（代表例と用途）
- 石英（SiO2）：装飾石、ガラス・電子用シリカ原料、光学材料
- 長石（フェルドスパー）：セラミックス・ガラス原料、岩石の主要構成鉱物
- 雲母（白雲母・黒雲母）：耐熱・絶縁材料、化粧品など
- 方解石（カルサイト CaCO3）：建材・セメント原料、化学工業原料
- 黄鉄鉱（パイライト）：硫黄・硫酸の原料、鉱床探査での指標鉱物
- 磁鉄鉱・赤鉄鉱：鉄鉱石としての資源
- ダイヤモンド：宝石、工業用切削・研磨材
- 金・銀・銅：貴金属・導電材料・化学工業など多用途
鉱物の社会的・経済的意義
鉱物は金属資源や工業原料、建材、宝石などとして人間社会の基盤を支えます。一方で採掘や精錬は環境負荷を伴うため、資源利用の効率化・環境対策・リサイクルが重要となっています。
まとめとして、鉱物は地球科学の基礎であり、地殻・地球内部の履歴を読み解く手がかりを与えるとともに、産業や文化に幅広く関わる重要な自然物質です。現在も新種の鉱物発見や高精度分析技術の発展により、鉱物学は進展を続けています。
ミネラルのアソートです。
鉱物の特徴
鉱物は、通常、以下のような物質です。
最近の定義のひとつに
「鉱物とは、自然界に存在し、化学組成が明確であるが必ずしも固定されていない同質な（すべて同じ種類の部品または要素からなる）物質である。ほとんどの鉱物は原子配列が整然とした固体であり、そのほとんどが化学的な意味での無機物である」。
または、国際鉱物学協会が認定する鉱物を指す。
鉱物・岩石
鉱物は岩石とは異なります。鉱物は、一定の組成と定められた結晶構造を持つ化学化合物である。岩石は、1つまたは複数の鉱物が様々な割合で混ざったものである。
岩石は、鉱物の持つ特徴のうち、固形であることと、自然に形成されることの2つだけを備えています。岩石は通常、2種類以上の鉱物を含んでいます。同じ種類の岩石でも、2つのサンプルには異なる種類の鉱物が含まれていることがあります。鉱物は、いつも同じ材料がほぼ同じ割合で集まってできています。ルビーは鉱物の一種です。ですから、インドで採れるルビーも、オーストラリアで採れるルビーと同じような構成になっています。
自然界で形成される
ミネラルは、自然のプロセスによって形成される。鉱物と同じ化学組成の物質が、生き物の殻や骨の一部として生成されることが少なからずあります。軟体動物の殻は、方解石とアラゴナイトのどちらか、あるいは両方からできています。
従来、生物が作り出す化学物質は鉱物とは見なされていなかった。しかし、有機物の化学的性質と結晶構造が無機物と同じであれば、なぜ鉱物と呼ばないのか、その理由はわからない。この問題については、現在議論が行われている。
鉱物はさまざまな方法で形成されます。食卓塩として使われるハライトは、高温の浅い海で水が蒸発し、含まれていた塩が残ってできたものです。また、溶けた岩石（マグマ）が冷えて固体になることで、多くの種類の鉱物が作られます。ベビーパウダーの材料となるタルクは、地球の奥深くで、高い圧力と温度によって固体の岩石が変化してできたものです。
驚くべきことに、ほとんどの鉱物は、その形成が生命に、少なくとも大酸化現象に起因しているのです。「壊れやすい有機物ではなく、頑丈な鉱物が、最も強固で長持ちする生物の痕跡を提供しているのかもしれない。
固体
鉱物は固形物であり、一定の体積と大まかな形状を有している。体積とは、ある物体が占める空間の大きさのことです。例えば、ゴルフボールは野球ボールより体積が小さく、野球ボールはバスケットボールより体積が小さい。
液体や気体である物質は鉱物ではありません。しかし、場合によっては、その固体が鉱物になることもある。例えば、液体の水は鉱物ではありませんが、氷は鉱物です。
ラブラドライト長石の典型的なラブラドレッセンス表示
エスケールスライス。石鉄隕石で、パラサイトと呼ばれるタイプ。
コランダム
物性値
これらのプロパティは最も頻繁に使用されます。
- 結晶構造：下記参照
- 硬度：モース硬度で、最も柔らかいタルクから最も硬いダイヤモンドまでの10段階。
- 光彩：光に照らされた姿
- カラー
- ストリーク：鉱物を微粉末にしたときの色。素焼きの皿の上で試料をこすって検査することが多い。
- 劈開（へきかい）：鉱物が様々な面に沿って裂けること。
- 破壊：自然の劈開面に対してどのように壊れるか。
- 比重：水との比較による密度
- その他のプロパティ
結晶構造
霜を構成する氷の粒子は、表面が滑らかで平らである。この平らな表面は、鉱物である氷の中の原子の配列によって形成されている。このような内部の配列は、鉱物の特徴である。原子が規則正しく繰り返し立体的に配列された固体である水晶の構造である。
鉱物はそれぞれ独自のタイプの結晶構造を持っています。また、同じ化学組成でも結晶構造の異なる2つの鉱物があります。例えば、ダイヤモンドとグラファイトは、どちらも炭素という一つの元素からできています。しかし、この2つの鉱物は炭素原子の配置が同じではないため、結晶構造が異なり、性質も大きく異なる。ダイヤモンドは非常に硬く、鮮やかな輝きを放ちます。黒鉛は柔らかく、灰色で、鈍い。
自然界では、完璧な結晶はめったにありません。ほとんどの結晶が不完全な形をしているのは、隣にできる他の結晶によって成長が制限されたからです。
化学的性質
明確な化学組成
鉱物はそれぞれ、特定の元素の原子の組み合わせで構成される、明確な化学組成を持っています。元素とは、1種類の原子だけを含む物質です。
科学者は、鉱物をその化学的組成に基づいてグループに分類することができます。何千種類もの鉱物がありますが、地殻に多く含まれるのは約30種類だけです。この30種類の鉱物が、地殻のほとんどの岩石を構成しているのです。そのため、これらの鉱物は造岩鉱物と呼ばれています。
- 珪酸塩は最も一般的なグループである。このグループの鉱物はすべて、地殻に最も多く含まれる酸素とケイ素が結合したものである。珪酸塩には、アルミニウム、マグネシウム、鉄、カルシウムなど他の元素が含まれることもあります。石英、長石、雲母は一般的な珪酸塩である。
- 炭酸塩は、岩石を形成する鉱物の中で2番目に多いグループです。このグループの鉱物はすべて、炭素と酸素が結合したものです。貝殻によく含まれる方解石は、炭酸塩鉱物の一種です。
- 酸化物には、スズや銅など、ほとんどの金属の精製原料となる鉱物が含まれる。酸化物は、元素（通常は金属）が酸素と結合したものである。鉄の原料であるヘマタイトもこの一群に含まれる。
- 硫酸塩は、硫酸基SO4 を含む。硫酸塩は、塩分の高い水がゆっくりと蒸発し、水が蒸発したところに硫酸塩やハロゲン化物が析出する蒸発岩でよく形成されます。また、間欠泉のように高温の水が岩石を通過する場合にも硫酸塩が生成される。
その他にも多くの鉱物群があります。
ブラジリアンライト
鉱物の用途の一部
私たちは、日常生活の中でさまざまな場面でミネラルを利用しています。人々が電子レンジやテレビのスイッチを入れるたびに、鉱物が使われているのです。電気を運ぶ電線の銅は、鉱物からできています。食卓塩やハライトも、人々が日常生活で使っている鉱物のひとつです。
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