【STEAM教育と特別展「宝石」②】宝石の原石って、どこで、どのようにできるの？

2022年5月26日2022年7月29日

STEAM教育と特別展「宝石」の第２弾は、宝石の原石はどこで、どのようにできているのかについて触れていきます。

宝石の原石は地中で形成されます。
たとえば、現在見つかっているダイヤモンドの一番古いものは45億年前、一番新しいものでも１億年ほど前に形成されたものだと言われています。

ただ、最初にダイヤモンドを発見した場所は地中ではありません。
紀元前７世紀～８世紀ごろのインドの河川で発見されました。

STEAM教育と特別展「宝石」

【STEAM教育と特別展「宝石」①】　宝石ってどうして光っているの？特別展「宝石」展示風景人が宝石を身 ...

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そもそも宝石とは…？

【STEAM教育と特別展「宝石」①】でも触れていますが、「宝石」とは、鉱物のなかで磨くと輝くものをいいます。

「鉱物」とは、地中で自然にできる物質のことで、現在、世界では5000種類以上の鉱物があるとされています。その鉱物の中で、鉄・金・銀・銅など人の生活に役立っているものを「鉱石」と言います。

現在確認されている宝石はどれくらいあると思いますか？
確認されている宝石は200種類以上と言われています。

そんなにたくさんの種類の宝石があることに驚いたでしょうか。
それとも、5000種類以上もの鉱物があるのに対し、磨けば光る鉱石（宝石）は200種類しかないことに驚いたでしょうか。

もしかしたら「自分で発掘できるかも……」と考えた人もいるかもしれません。

それでは、そもそも宝石（鉱物）は、どこでどのようにしてできるのでしょうか。

宝石の生成場所については、特別展「宝石」で詳しく説明されていますが、主に次の４つが挙げられます。

生成場所	マントル、地殻
生成理由	火山活動
代表的な採掘場所の例	ヒマラヤ山脈 ※6500万年前にインド亜大陸とアジア大陸が衝突してできた山脈。 ※宝石が埋まっている場所をある程度推測できる。
代表的な宝石	ルビー、翡翠

熱水脈とは、100℃を超える高温の水が岩壁の割れ目などを通って上昇した水脈の跡のことです。

生成理由	熱水に溶け込んだ物質が温度と圧力の低下とともに溶けきれなくなり、割れ目などのすき間に鉱物となって沈殿・充填したため。
生成場所	熱水
代表的な宝石	アメシスト、ロッククリスタル（水晶）

ペグマタイトは、揮発性（水やガス）成分を伴ったマグマの固まった特殊な火成岩です。

生成理由	揮発性成分が濃集し粘性が低下したり、分離して気泡になったりして元素が移動しやすくなったため。
生成場所	マグマの冷却が進んでも最後まで固まらずに残ったマグマの残りカス（500℃から800℃）。
代表的な宝石	トパーズ、トルマリン

豆知識　地球の構造について

地球を卵にたとえたとき、「殻」にあたる部分を「地殻」といい、「白身」にあたる部分を「マントル」、「黄身」にあたる部分を「核」と言います。地下深く、マントルや地殻の中で

地表から地球の中心までが約6400キロ。
「地殻」の深さは、地球の半径２％にも満たない6キロから60キロほどだと言われています。地殻の下、2,900キロくらいまでが「マントル」、そこからさらに深い部分が「核」です。

ダイヤモンドはマントルで形成されていますが、それ以外の宝石の多くは地殻で形成されています。

宝石の多くは岩石の中から発掘されます。
岩石には大きく分けて火成岩、堆積岩、変成岩の３種類あります。

母岩の説明	火成岩とは、溶けたマグマが何百万年という歳月をかけて、地底でゆっくりと冷えたり、地表に上がる過程で冷えたりして固まった岩石のこと。
宝石ができた時期	マグマが冷えて固まるまでの時間。その時間がゆっくりであればあるほど、結晶が大きくなる。
代表的な宝石	ペリドット、ルビー、サファイア、トパーズ、ムーンストーン

母岩の説明	岩石の風化や浸食、堆積、またはミネラル成分を豊富に含む熱水が蒸発し冷えて固まったときなどに生成される岩石。
宝石が形成される場所	堆積岩の空洞やひび割れの亀裂
代表的な宝石	アメシスト、ターコイズ、オパール、マラカイト

母岩の説明	火成岩や堆積岩としてできた岩石が、地殻変動によって地下深く引きずり込まれ、熱や圧力を受け、再結晶してできた岩石。
宝石が形成される場所	地下深部の岩石のなかで、ゆっくりと結晶化。 ※岩石のなかで結晶化するため、すき間がないので大きな結晶はめったにできない。
代表敵な宝石	ルビー、サファイア、エメラルド

宝石を元素で分類してみましょう。

宝石名	元素	特徴
ダイヤモンド	C	天然の物質のなかでもっとも硬いため、発見された当初は研磨することができなかったため、ルビーやサファイアよりも価値が低かったとされているほどです。
ルビーサファイア	AI₂O₃	ルビーとサファイアは見た目の色はまったく違いますが、どちらも酸化アルミニウムの結晶からできているコランダムと呼ばれる鉱物です。同じ鉱物なのに色が違うのは、それぞれ違う不純物が入っているからです。酸化アルミニウムそのものは白、結晶となると純粋なものほど無色透明です。そこに不純物としてクロムが入るとルビー、鉄とチタンが入るとサファイアになります。サファイアというと青色を思い浮かべる人も多いと思いますが、「ルビー」以外のコランダムの宝石はすべて「サファイア」などと呼ぶようになりました。
エメラルド	Be₃AI₂Si₆O₁₈	エメラルドはケイ素、ベリリウム、アルミニウムなどからできた「ベリル」と呼ばれる鉱物です。本来、ベリルの結晶は無色透明ですが、ここにバナジウムやクロムが不純物として入ることで、「エメラルドグリーン」と呼ばれるきれいな緑色になります。