クローティテ

クロサイトは、理想化学式が CaAl₂O₄酸化鉱物として分類され、原始的な炭素質コンドライトにおけるカルシウム-アルミニウムを豊富に含む内包物から主に知られている。ほとんどの一般的な地球上の鉱物とは異なり、Krotiteは通常、大きな単体の結晶ではなく、隕石に埋め込まれた微細な粒として存在する。

理想的な式は、1つのカルシウム原子、2つのアルミニウム原子、4つの酸素原子から構成される。その理論的な組成は、約25.4 wt%のカルシウム、34.1 wt%のアルミニウム、および40.5 wt%の酸素である。酸化物として表すと、組成は約35.5 wt%のCaOと64.5 wt%のAl₂O₃に相当する。天然の粒にはわずかな化学的偏差が含まれる場合があるが、鉱物はそのCaAl₂O₄の組成と特徴的な結晶構造によって定義される。

Krotiteは、CaAl₂O₄の低圧型の二形態です。高圧型の二形態は、dmitryivanoviteと呼ばれます。これらの2つの鉱物は同じ理想的な化学式を持っていますが、原子の配列が異なるため、それらを区別するには化学組成ではなく結晶学的方法が必要です。Krotiteは、耐火セラミックスやアルミナセメントに使用される人工のカルシウムアルミネート化合物とも構造的に関連していますが、産業用のカルシウムアルミネートは自動的に鉱物Krotiteとして分類されるわけではありません。

クロタイ트の歴史と発見

クロタイテは2011年に新しい鉱物として正式に記載された。タイプ物質は、北西アフリカで回収されたCV3炭素質コンドライトのNWA 1934 meteoriteから来た。この鉱物は、一般的にCAIと略されるカルシウム-アルミニウムを豊富に含む包含物内に存在する。これらの包含物は、原始的なコンドライト隕石に保存されている最も耐火性の高い成分の一つである。

鉱物は、コンドリュイト隕石、耐火性包含物、凝縮過程、太陽系の初期化学的進化に焦点を当てた宇宙化学者アレクサンダー・N・クロットにちなんで名付けられました。この鉱物は、IMA 2010-038という指定で国際鉱物学協会によって承認されました。

元の説明は、化学分析、電子顕微鏡、結晶学、および火成岩観察に依存していました。この組み合わせは必要でした。なぜなら、Krotite粒は小さく、カルシウム-アルミニウム酸化物、シリケート、および他の耐火相の複雑な集合体に存在するからです。CaAl₂O₄に近い化学分析だけでは十分ではなく、いくつかの関連する鉱物が類似した元素比を持っていたり、同じ隕石包含物に存在したりする可能性があるためです。

クロサイトの形成と地質的分布

高温および低圧条件下で、強い耐火性化学環境においてクロタイ트が形成される。NWA 1934に含まれるクロタイテを含むインクルージョンは、太陽星雲の初期において高温ガスからの凝縮または結晶化によって生成されたものと解釈されている。相平衡の観点から、約1,500°C以上での低温圧条件下での形成が示唆されている。これらの条件は、多くの揮発性元素や鉱物の凝縮よりも前に耐火性固体が形成されたことを一致している。

カルシウムとアルミニウムは太陽星雲における揮発性の低い主要元素の一つです。高温の星雲ガスが冷却すると、これらの元素は酸素と結合して耐火性酸化物およびカルシウム-アルミニウムシリケートを形成します。したがって、クローティットはその鉄隕石の親小惑星が構築される以前に発生した高温の鉱物形成段階を記録しています。その形成は通常の地球的火成、熱水、または変成作用とは混同してはなりません。

NWA 1934において、Krotiteは通常のカルシウム-アルミニウムを豊に含む包含物の中心部およびマントル部に集積している。ペロフスカイト、ゲルネイト、ヘルツァナイト、マイエンサイト、グロッシット、ヒボナイト、スピンエリ、ダイオプシドとともに存在する。また、トレース量のヘキサモリブデンも報告されている。鉱物集合体の特徴から、この包含物は単一の簡単な反応ではなく、複数の凝縮、結晶化、反応、およびおそらく部分的な融解の段階を経験したことが示唆される。

包含物の外部は、割れた殻あるいは「割れた卵」のような外観として説明されている。一部の亀裂には鉄やアルミニウムの水酸化物が含まれている。これらの水和鉱物は、隕石が地球に到達した後に発生した地球上の風化作用の産物と解釈されている。これらは太陽星雲環境の一次的な産物とは考えられていない。この区別は重要である、なぜなら風化作用が元のKrotite粒の境界や表面を変質させる可能性があるからである。

クロサイトの結晶構造

Krotiteは単斜晶系に結晶化します。その報告された空間群は P2₁/n、空間群番号14。タイプ物質の単位格子パラメータは約 a = 8.6996(3) Å, b = 8.0994（3）Å, c = 15.217(1) Å、 β = 90.188(6)°12式単位を含んでおり、これは Z = 12、そして体積は約1,071 Å³です。

構造は、アルミニウム-酸素の多面体によって支配されるフレームワークとして広く説明され、特にAlO₄四面体であり、カルシウムがフレームワーク内の大きな構造的なサイトを占めている。この配列はスピンエリット構造とは等しくないが、化学式は二価の陽イオン1個と三価の陽イオン2個と酸素原子4個の一般的なステキオメトリックな関係を持つ。

Krotiteとdmitryivanoviteの違いは構造的なものであり、組成的なものではない。両方の相とも式CaAl₂O₄を持つが、異なる圧力条件下で安定し、原子の配置も異なる。Krotiteは低圧状態の形であり、dmitryivanoviteは高圧条件に関連している。

自然に生成されたクロサイトは他の鉱物に取り囲まれた小さな粒として存在するため、発達した外部の結晶面は一般的ではありません。したがって、構造情報は通常X線回折、電子回折、または電子バックスキャッターディフフラクションによって得られます。これらの方法は、粒が従来の単結晶分析には小さすぎる場合に特に役立ちます。

クロタイドの物理的・化学的性質

Krotiteは通常、研磨断面または薄片で微細な粒として観察される。その色や光沢の記述は、 apparent appearance が粒の厚さ、方向、周囲の鉱物および変質に依存するため、化学組成や結晶構造ほど診断的ではない。天然の物質は透過光または反射光下で無色から淡い茶色に見えることがあるが、複雑な包含物では個々の粒の境界が見分けにくい場合がある。

報告されたモース硬度は約6.5であり、計算された密度は約2.94 g/cm³です。粒が非常に小さく、他の相とよく混晶しているため、密度の直接測定は困難です。同じ理由で、個々の粒における解理や破砕の評価も信頼性が低いです。

理想的な化学組成はCaAl₂O₄です。電子マイクロプローブ分析では、酸素および分析の不確実性を考慮した後、カルシウムとアルミニウムの比が1:2に近いことが一般的に期待されます。マグネシウム、ケイ素、チタン、鉄、ナトリウム、または他の元素が微量存在する場合や、隣接する鉱物からの汚染によって導入されることがあります。このような微量成分は、Krotiteの別種を自動的に定義するものではありません。

Krotiteは、特定の圧力-温度-組成領域内でのみ安定である。より高い圧力では、CaAl₂O₄はドミトリーイヴァノヴィートの構造をとるかもしれない。異なる化学的条件下では、カルシウムとアルミニウムは代わってグロサイト、ヒボナイト、ゲーレンサイト、マイエンサイト、ペロブスカイト、または他のカルシウム-アルミニウム酸化物やシリケートを形成する可能性がある。

クローライトの種類と品種

クローティットには、公式に認識された宝石種や商業的な色の種類は存在しない。以下のカテゴリは、公式な鉱物の分類ではなく、説明的なものである：

メテオリティック・クロタイド： 炭素質クロンダイ트の天然物は、NWA 1934からのタイプ物質を含む、カルシウム-アルミニウム豊富な包含物に存在する。
低圧CaAl₂O₄: クロライトは、CaAl₂O₄の低圧構造形態です。
高圧 CaAl₂O₄: Dmitryivanoviteは、CaAl₂O₄の高圧型の二形体である。これはKrotiteの変種ではなく、別個の鉱物種である。
合成アルミナカルシウム： 実験室で生成されたCaAl₂O₄は、化学的にまたは構造的にクロタイ트に似ているかもしれませんが、天然の鉱物の出現ではなく人工的な材料です。

粒径の違い、微量元素含有量、変成作用および関連鉱物により、個々の隕石サンプルは異なる外観を示すことがあります。これらの違いは、粒の地質学的歴史を記述するものであり、公式に名前が付けられた種類を表すものではありません。

Krotiteはどこで見つかる？

Krotiteの最もよく文書化された自然な出現は、NWA 1934 CV3炭素質コンドライトに含まれるカルシウム-アルミニウム豊富な包含物です。この隕石は北西アフリカで回収されましたが、Krotite自体は太陽系でより早く形成され、おそらく太陽星雲の高温領域で形成されました。

メテオライト内では、Krotiteは主に耐火性包含物の中心部およびマントル部分に存在する。これは、ペロフスカイト、ゲーレナイト、ヘルツァイナイト、マイエナイト、グロシット、ヒボナイト、スピンエリ、ダイオプサイトなどの鉱物と関連している。これらの鉱物は、カルシウム、アルミニウム、チタン、マグネシウム、シリコン、酸素を含む高温凝縮および結晶化プロセスに関する証拠を collectively 提供する。

クローティットは、隕石が回収された場所で形成された地表の鉱物と混同してはならない。この隕石の地上での滞在により、包含物の外側部分は水和や酸化によって影響を受けたが、主なクローティットの粒は、隕石の親天体が存在する以前に形成された。クローティットに関連する広く確立された地表の地質学的地域は存在しない。

Krotiteを識別する方法

通常、目視ではクロサイトは識別できない。粒は小さく、他の耐火性相とよく混在しており、いくつかのカルシウム-アルミニウム酸化物およびシリケートに似ていることがある。したがって、最初のステップとして岩石学的検査が行われ、その後、化学的および結晶学的分析が行われる。

薄片または研磨断面の顕微鏡観察は、粒の形態、接触、帯状構造、不純物、および周囲の鉱物との関係を明らかにすることができます。走査電子顕微鏡におけるバック散乱電子画像は、異なる平均原子番号を持つ相が異なる画像コントラストを生じるため有用です。これにより、定量分析を行う前にKrotiteを含む領域を特定できます。

電子顕微鏡分析は通常、カルシウム、アルミニウム、酸素の濃度をステキオメトリック計算により決定し、また微量元素を測定するために使用される。分析は粒界から離れて行うべきであり、ゲルニート、ヒボナイト、グロスサイト、マイエナイト、または他の隣接する鉱物からの汚染によって不正確な組成が生じる可能性があるためである。

関連する相の区別が重要である場合、結晶学的確認が必要です。X線回折、電子回折および電子バックストレッター回折は、単斜晶系構造と空間群P2₁/nとの整合性をテストするために使用できます。粒径が数マイクロメートルしかない場合、単一のエネルギー分散型X線スペクトルは一般的に不十分です。

重要な区別が必要な鉱物には、グロシート（CaAl₄O₇）、ヒボナイト（CaAl₁₂O₁₉）、ゲルネライト（Ca₂Al₂SiO₇）が含まれます。メイエンサイトも同じ難熔包含物に存在する可能性があります。ドミトリーイヴァノヴィットは特別な注意を要するため、キロタイ트と同じ理想化学式を持つが異なる結晶構造を持つからです。

Krotiteのアプリケーションと用途

天然のクロサイトは、宝石として、装飾材料として、産業用原料として、または別個に採掘される鉱石としての明確な用途は見つかっていません。その粒は小さく、分布も非常に疎であるため、商業的な抽出には適していません。この鉱物は通常、隕石の断面やカルシウム-アルミニウムを豊富に含む包含物の一部として研究されます。

その主な重要性は分析的および宇宙化学的なものです。クロサイトを含む不純物は、高温凝縮、カルシウム-アルミニウム鉱物の形成、星雲ガスの組成、太陽系歴史の初期段階で存在した圧力-温度条件に関する情報を提供します。また、地球外鉱物相と実験的に合成されたカルシウムアルミネートとの比較における自然な基準としても機能します。

合成CaAl₂O₄および関連するカルシウムアルミネートは、耐火セラミックス、高温結合剤およびカルシウムアルミネートセメントに使用されます。これらの産業応用は、制御された組成および処理履歴を持つ製造材料に関係しています。これらは自然由来のKrotiteの直接的な商業応用ではありません。

Krotiteは、主なネバラーアニマールーの特徴と後期の変化を区別するのにも役立ちます。耐火性包含物の内部に保存された粒は、高温で形成された証拠を保持している可能性がありますが、その縁は水和、酸化、または地球的風化によって変化しているかもしれません。したがって、鉱物学的解釈は、初期の結晶構造とその後の隕石の歴史の両方を考慮する必要があります。

参照文献

マ、C.、カンプ、A. R.、コノリー、H. C.、et al. (2011)。「Krotite、CaAl₂O₄、NWA 1934 Meteorite からの新しい耐火鉱物。」 アメリカン・ミネラロジスト、96、709–715。 https://doi.org/10.2138/am.2011.3693

米国鉱物学会。「クロサイト」。 鉱物学ハンドブック. PDF