多様な形状を示す水晶の形成過程の解析

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目的水晶は地殻上部に広く分布し、多様な形状を示すため、その形態形成に関する研究は地質学上重要である。本研究では様々な形状を示す水晶の形態(外形、表面、内部組織)観察を行い、その形態形成の過程を明らかにすることを目的とした。特にレモン水晶、高温水晶、両錐水晶等について観察を行った。方法結晶評価法として光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡、カソードルミネッセンス、電子線微小部分析、X線粉末回折等を用いた。なお、観察・分析には千葉大学、東京大学、国立科学博物館等の協力を得た。成果(1)水晶の産状によるカソードルミネッセンス像の明瞭度の違いカソードルミネッセンス(CL)は微量不純物に敏感であるため、水晶の組織観察に有効な方法であるが、CL像の明瞭度(コントラスト)は高温水晶と低温水晶では異なる。高温水晶ではコントラストが弱いが、低温水晶では比較的コントラストが強い。しかし、低温水晶でも煙水晶や紫水晶ではコントラストが弱い。(2)トラピッチェ・クオーツ奈良県天川村五代松(ごよまつ)鉱山産の黄水晶(通称名:レモン水晶)はc軸方向に伸長した樹枝状インクルージョンを含んでいるが、これは他産地の水晶には見られない特徴である。分析の結果、このインクルージョンは水晶であることがわかった。内部組織のCL像から、(i)この水晶が高過飽和条件下での樹枝状成長とそれに続く低過飽和条件下での層成長という二つの過程を経ていること、(ii)樹枝状水晶が種子となり、周囲の多面体水晶の形成を規制していることが明らかになった。同様の過程で形成された組織で、砂糖きび絞り機の歯車(トラピッチョ)に似た組織を持つ鉱物にトラピッチェ・エメラルド、トラピッチェ・ルビー、トラピッチェ・トルマリン等が知られている。今回、観察した水晶はトラピッチェ・クオーツと呼べるものであり、世界で初めての発見である。