重晶石

重晶石（バライト）
ペルー、ワヌコ、ワマリエス、ミラフローレス、セロ・フアリフインの重晶石結晶
一般的な
カテゴリ硫酸塩鉱物、重晶石グループ
式BaSO4​
IMAシンボルBrt [ 1 ]
ストランツ分類西暦35年7月
ダナ分類28.03.01.01
結晶系斜方晶系
クリスタルクラス双錐体（mmm）HM記号：（2/m 2/m 2/m）
空間群プンマ
単位セルa = 8.884(2) Å、b = 5.457(3) Å、c = 7.157(2) Å; Z = 4
識別
色無色、白、薄い青、黄色、灰色、茶色
クリスタル習慣基底に平行な板状、繊維状、結節状から塊状
胸の谷間底面と柱面に平行な完全な劈開: {001} 完全、{210} 完全、{010} 不完全
骨折不規則/不均一
粘り強さ脆い
モース硬度3～3.5
光沢ガラス質、真珠様
連勝白
透けて見える透明から不透明
比重4.3～5
密度4.48 g/cm 3 [ 2 ]
光学特性二軸正
屈折率n α = 1.634 ～ 1.637 n β = 1.636 ～ 1.638 n γ = 1.646 ～ 1.648
複屈折0.012
融合性4、黄緑色のバリウム炎
診断機能白色、高比重、特徴的な劈開と結晶
溶解度低い
参考文献[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

重晶石（バライト、バライト、重晶石 / ˈ b ær aɪ t、ˈ b ɛər -/ BARR -eyet、BAIR -）[ 7 ]、またはバライト（/ b ə ˈ r aɪ t iː z / bə- RY -teez）[ 8 ]とも呼ばれる鉱物は、硫酸バリウム（Ba S O 4 ）からなる鉱物である。[ 3 ]重晶石は一般に白または無色で、元素バリウムの主な供給源である。重晶石グループは、重晶石、セレスチン（硫酸ストロンチウム）、アンギュルサイト（硫酸鉛）、無水石膏（硫酸カルシウム）からなる。重晶石とセレスチンは固溶体（Ba,Sr）SO 4を形成する。[ 2 ]

名前と歴史

重晶石の単位格子

放射状の形態を持つこの石は、ボローニャ石とも呼ばれ、[ 9 ] 17世紀にヴィンチェンツォ・カシアローロがボローニャ近郊で発見した標本によって、錬金術師の間で悪名高いものとなった。この標本は焼成すると燐光を発するようになった。[ 10 ] [ 11 ]

カール・シェーレは1774年に重晶石に新元素が含まれていることを発見しましたが、バリウムは単離できず、酸化バリウムしか単離できませんでした。ヨハン・ゴットリープ・ガーンも同様の研究で2年後に酸化バリウムを単離しました。バリウムは1808年にイギリスのハンフリー・デービー卿によって溶融バリウム塩の電気分解によって初めて単離されました。[ 12 ]

アメリカ石油協会の規格API 13/ ISO 13500は、掘削目的の重晶石を規定していますが、特定の鉱物ではなく、その規格を満たす材料を指しています。[ 13 ]しかし、実際には、これは通常、鉱物である重晶石を指します。[ 14 ]

「一次重晶石」という用語は、最初に市場性のある製品を指し、粗重晶石（鉱山の原鉱）と、洗浄、ジギング、重媒分離、タブリング、浮選などの単純な選鉱法で得られた製品が含まれます。ほとんどの粗重晶石は、最低限の純度または密度にまで精製する必要があります。「重質」セメントの骨材として使用される重晶石は、粉砕され、均一な大きさにふるい分けられます。ほとんどの重晶石は、充填剤や増量剤、工業製品への添加物、バリウム化学品の製造、あるいは石油掘削泥水の増量剤として使用される前に、細かく均一な大きさに粉砕されます。[ 15 ]

名前

重晶石の名称は、古代ギリシャ語の「βαρύς 」 （ ローマ字表記：barús、「重い」）に由来する。アメリカ式綴りは「barite」である。[ 3 ] [ 16 ]国際鉱物学会は当初「barite」を公式綴りとして採用したが、後に古い綴りである「baryte」を採用することを推奨した。この変更は物議を醸し、アメリカの鉱物学者からは無視された。[ 17 ]

重晶石には他にも、バリュティン（barytine）、[ 18 ]バライト（barytite）、[ 18 ]バライト（ barytes）、[ 19 ]ヘビースパー（heavy spar）、[ 3 ]ティフ（tiff）、[ 4 ]ブランフィクス（blanc fixe ） [ 20 ]などの名前が使われてきました。

鉱物の分布と産地

イギリス、カンブリア産の重晶石（上）とドロマイト
スコットランド、パースシャー州アバフェルディ近郊の廃坑となった重晶石鉱山の坑道

重晶石は多くの堆積環境に存在し、生物起源、熱水起源、蒸発起源など、様々なプロセスを経て堆積します。[ 2 ]重晶石は、石灰岩中の鉛亜鉛鉱脈、温泉鉱床、ヘマタイト鉱石中によく見られます。また、アンギュラーサイトやセレスチンといった鉱物と共存することが多く、隕石中にも確認されています。[ 21 ]

重晶石は、オーストラリア、ブラジル、ナイジェリア、カナダ、チリ、中国、インド、パキスタン、ドイツ、ギリシャ、グアテマラ、イラン、アイルランド（ベンブルベン鉱山で採掘された[ 22 ]）、リベリア、メキシコ、モロッコ、ペルー、ルーマニア（バイア・スプリー）、トルコ、南アフリカ（バーバートン・マウンテン・ランド）[ 23 ]タイ、イギリス（コーンウォール、カンブリア、ダートムーア/デボン、ダービーシャー、ダーラム、シュロップシャー、[ 24 ]パースシャー、アーガイルシャー、サリー[ 3 ]）、アメリカ（コネチカット州チェシャー、ニューヨーク州デカルブ、ニューメキシコ州フォートウォレス）で発見されています。アーカンソー州、コネチカット州、バージニア州、ノースカロライナ州、ジョージア州、テネシー州、ケンタッキー州、ネバダ州、ミズーリ州で採掘されています。[ 3 ]

2019年の世界の重晶石生産量は約950万トンと推定され、2012年の980万トンから減少しました。[ 25 ]主要な重晶石生産国（単位：千トン、2017年のデータ）は、中国（3,600）、インド（1,600）、モロッコ（1,000）、メキシコ（400）、米国（330）、イラン（280）、トルコ（250）、ロシア（210）、カザフスタン（160）、タイ（130）、ラオス（120）です。[ 26 ]

2017年の重晶石の主な消費国は（百万トン単位で）米国（2.35）、中国（1.60）、中東（1.55）、欧州連合およびノルウェー（0.60）、ロシアおよびCIS（0.5）、南米（0.35）、アフリカ（0.25）、カナダ（0.20）であった。重晶石の70％は石油およびガス井の掘削泥水に、15％はバリウム化学品に、14％は自動車、建設、塗装産業の充填剤に、1％はその他の用途に使用された。[ 26 ]

熱水条件下で形成された天然の重晶石は、石英やシリカと共存することがあります。[ 27 ]熱水噴出孔では、重晶石-シリカの鉱化作用に貴金属が伴うこともあります。[ 28 ]

重晶石鉱石の鉱物資源基盤に関する情報は、いくつかの科学論文で発表されている。[ 29 ]

用途

石油・ガス掘削

世界中で、重晶石の 69～77% は、石油およびガスの探査において、高い地層圧力を抑えて噴出を防ぐための掘削流体の増量剤として使用されています。井戸を掘削すると、ビットはさまざまな地層を通過しますが、それぞれの地層は特性が異なります。穴が深くなるほど、泥水混合物全体に対する重晶石の割合が多く必要になります。重晶石のもう 1 つの利点は、非磁性であるため、掘削同時検層中または個別の掘削孔検層のいずれの場合も、ボーリングホール内で行われる磁気測定を妨げないことです。石油井戸の掘削に使用される重晶石は、鉱体によって黒、青、茶色、灰色になります。重晶石は細かく粉砕されるため、重量で少なくとも 97% の物質が 200 メッシュ (75 μm) のスクリーンを通過でき、重量で 30% 以下が直径 6 μm 未満になります。粉砕された重晶石は、比重が4.2以上になるように十分な密度があり、トリコンドリルビットのベアリングを損傷しないほど柔らかく、化学的に不活性であり、1キログラムあたり250ミリグラム以下の可溶性アルカリ塩を含まなければなりません。 [ 16 ] 2010年8月、アメリカ石油協会は、重晶石の4.2掘削グレード基準を4.1 SG物質を含むように修正する仕様を発表しました。

酸素と硫黄の同位体分析

モロッコ産の重晶石（サーモン色）と青鉛鉱

大陸からの堆積源から離れた深海では、遠洋性重晶石が沈殿し、堆積物の大部分を占めています。重晶石は酸素を含むため、これらの堆積物のδ18Oの系統的性質は、海洋地殻の 古温度を推定するのに役立ってきました。

硫黄同位体比（34 S/ 32 S）の変化は、硫黄を含む蒸発岩鉱物（例：重晶石）および炭酸塩関連硫酸塩において調査されており、過去の海水中の硫黄濃度を決定するのに役立ちます。これは、無酸素状態や酸素状態などの特定の堆積期を特定するのに役立つ可能性があります。分子に両方の元素が含まれる場合、硫黄同位体比の再構築は酸素と併せて行われることが多いです。[ 30 ]

地質年代測定

熱水噴出孔中の重晶石の年代測定は、その年代を決定する主要な方法の一つである。[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]熱水噴出孔中の重晶石の年代測定によく用いられる方法には、放射年代測定法[ 31 ] [ 32 ]と電子スピン共鳴年代測定法[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]がある。

その他の用途

重晶石は、塗料やプラスチックの充填剤、エンジン室の遮音材、自動車の平滑性や耐腐食性を高めるための塗装、自動車やトラックの摩擦材、放射線遮蔽コンクリート、ガラスセラミックス、医療用途（例えば、造影CTスキャン前のバリウム粉末）など、付加価値のある用途に使用されている。重晶石は様々な形で供給され、価格は処理量によって決まる。充填剤用途では、粉砕や微粉化などの強力な物理的処理を経るため価格が高騰し、白色度や明度、色によってさらにプレミアムが付く。[ 16 ]また、他のバリウム化学物質、特にテレビやコンピューター画面（歴史的にはブラウン管）用のLEDガラスや誘電体の製造に使用される炭酸バリウムの製造にも使用される。

歴史的に、重晶石は砂糖精製用の水酸化バリウムの製造や、繊維、紙、塗料の白色顔料として使われてきました。[ 3 ]

重晶石には有毒なアルカリ土類金属のバリウムが含まれていますが、硫酸バリウムは水に極めて溶けにくいため、人間の健康、動物、植物、環境に有害ではありません。

宝石として使われることもあります。[ 36 ]

参照

参考文献

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さらに読む

ウィキソースには、 1911 年のブリタニカ百科事典の記事「Barytes 」のテキストがあります。
ウィキメディア・コモンズには、バライトに関連するメディアがあります。
  • ジョンソン, クレイグ A.; ピアタック, ナディーン M.; ミラー, M. マイケル; シュルツ, クラウス J.; デヤング, ジョン H.; シール, ロバート R.; ブラッドリー, ドワイト C. (2017). 「重晶石（バリウム）. 米国の重要鉱物資源 ― 経済・環境地質学および将来の供給見通し. 専門論文 1802–D. 第D章」.米国地質調査所専門論文. doi : 10.3133/pp1802D .
  • usgs.gov（鉱物商品概要2025）：重晶石

パブリックドメイン この記事には、米国地質調査所のBarite (PDF)からパブリックドメインの資料が組み込まれています。

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