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宝石ほうせきのヒミツ（1） ダイヤモンドの輝かがやきのヒミツ

• 宝石ほうせきって値段ねだんが高いのに買う人がいっぱいいるよね。どうして人はキラキラしたものに惹ひかれるんだろう？
• なんだろうね。カラスもキラキラしたものが好きだよね。本能ほんのうなのかな？
• カラスと同じかぁ。
• 特にダイヤモンドの輝かがやきには人の心を惑まどわせる力があるよね。そのヒミツは「屈折率くっせつりつ」の高さにあるんだ。
• 屈折率くっせつりつ？
• 屈折率くっせつりつとは、光が物体の中を通るときの速度のおそさを表したもの。たとえば水中を通る光は、空気中よりもゆっくり進む。そのため、光は空気と水のさかい目で進路をかえるんだ。

水中を通る光

• すこし曲がるんだね。
• ダイヤモンドは、光がもっと鋭するどい角度で曲がるんだ。曲がった光が石の他の面にあたって、また鋭するどく曲がるから、石の中で複雑ふくざつに光が反射はんしゃする。その結果、たくさんの光が目にとどいてキラキラして見えるんだ。

屈折率くっせつりつが高いほどキラキラする

物質ぶっしつ		屈折率くっせつりつ
空気		1.00
水		1.33
	石英（水晶すいしょう）	1.54〜1.55
	エメラルド	1.57〜1.58
	サファイア	1.76〜1.77
	ダイヤモンド	2.42

• ダイヤモンドは屈折率くっせつりつがダントツで高いね！
• それを最大限さいだいげん生かしたのがブリリアンカットとよばれる研磨けんまの方法だよ。

ブリリアンカット

• 面がいっぱいある！
• 全部で58面あるよ。光が石の中で何度か全反射ぜんはんしゃして、すべて上面のどこかから出てくるように計算されているんだ。
• 最大限さいだいげんのキラキラを生み出しているんだね。
• それに屈折率くっせつりつは、光の波長によってもちがう。光はいろんな色がまざってできているけれど、青い光ほど曲がりやすく、赤い光ほど曲がりにくいから、面によって出てくる光の色がちがって、プリズムのように虹色にじいろに光って見えるんだ。
• キラキラのダメおしだね！ それが人の心を惑まどわすのかぁ。でもダイヤモンドってすごく硬かたいんだよね？ どうやって磨みがいているの？
• ダイヤモンド自身の粉こなで研磨けんましているよ。数百年前にその技術ぎじゅつが生まれるまでは、ダイヤモンドは今ほどの人気はなかったんだ。磨みがかれる前の原石も十分きれいだけどね。

宝石ほうせきのヒミツ（2） 宝石ほうせきはどうやって生まれる？

ダイヤモンドの原石

• わぁ！ これがダイヤモンドの原石？ 岩にくっついて見つかるの？
• うん。宝石ほうせきになるような大きなダイヤモンドは、キンバーライトという岩石からとれるんだ。
• キンバーライト？
• キンバーライトは火成岩かせいがんの一種。かんらん石や雲母などの鉱物こうぶつが集まってできたもので、ダイヤモンドをふくむものもあるんだ。火成岩かせいがんというのは、マグマが冷え固まってできる岩石だよ。

ダイヤモンドをふくんだ
キンバーライト

鉱物こうぶつとは特定の化学組成かがくそせいをもち、特定の結晶構造けっしょうこうぞうをもつ固体物質ぶっしつ。岩石とは鉱物こうぶつが集まってできたもので、火成岩かせいがん、堆積岩たいせきがん、変成岩へんせいがんの3つに大きく分類される。

• ダイヤモンドってマグマの中でできるの？
• ダイヤモンドができるのは地球内部のマントルとよばれる高温高圧こうあつなところ。地下120kmよりも深いところでできて、大昔の特殊とくしゅな火山噴火ふんかで、超ちょう高速でふきだしたマグマにのって一気に地表の近くに運ばれてきたんだ。

ダイヤモンドは
マントルの中でできる

• 登場の仕方が派手はでだね！
• 急速に運ばれることが大事なポイントなんだ。ゆっくり運ばれると、とちゅうで分解ぶんかいされて、鉛筆えんぴつの芯しんにも使われる石墨せきぼく（黒鉛こくえん）になってしまう。
• 鉛筆えんぴつ？？ ダイヤモンドがどうして鉛筆えんぴつになっちゃうの？
• どちらも炭素たんそでできていて、原子のならび方がちがうだけなんだ。原子は物質ぶっしつを構成こうせいする最小のつぶ。原子のならび方がかわると、見た目も硬かたさもかわるよ。

ダイヤモンドも鉛筆えんぴつの芯しんも
「炭素たんそ」でできている

• ミクロの世界ではこんな風になっているんだね。
• たとえるなら、炭素たんその原子には4本のうでがついていて、4本すべてが隣となりの原子とくっついているとダイヤモンドになり、うでが1本離はなれると石墨せきぼく（黒鉛こくえん）になるんだ。
• ダイヤモンドはどうして団結だんけつできたんだろう？
• マントルは重たい岩石でできた、とても圧力あつりょくが高い場所なんだ。だからダイヤモンドのように、結晶けっしょうがぎゅうぎゅうにつまった透明とうめいで硬かたい鉱物こうぶつができやすいんだ。
• そっか！ ぎゅうぎゅうにつまっているから、光が中を通るときにスピードがおそくなって、キラキラを生み出すんだね。他の宝石ほうせきはどうやってできるの？
• マントルより浅い、地殻ちかくとよばれるところでできる宝石ほうせきが多いよ。地殻ちかくには、マントルの中にあるめずらしい成分が集まってくるんだ。
• どうして地殻ちかくに集まってくるの？
• マグマが、マントルの岩石にふくまれた成分をとかしこんで地殻ちかくへ運んで来るんだ。マグマが冷え固まっていくときに、そのすきまで結晶けっしょう化して、宝石ほうせきになるよ。

多くの宝石ほうせきは地殻ちかくでできる

マグマはマントルよりも軽い（密度みつどが小さい）ので浮力ふりょくで上昇じょうしょうしていき、地殻ちかくの中でまわりと密度みつどがつり合うと上昇じょうしょうをやめ、とどまることがある。それが冷え固まって岩石になっていくときに、取り残された液体えきたいの部分にめずらしい成分が濃縮のうしゅくされ、結晶けっしょう化して宝石ほうせきになる。

• いろいろな作用が重なって生まれるんだね。宝石ほうせきってどこでもとれるわけではないの？
• 宝石ほうせきになるような大きなダイヤモンドの場合、古い大陸に限かぎられる。国でいうとロシア、オーストラリア、カナダのほか、ボツワナ、コンゴ、南アフリカ共和国などのアフリカ大陸の国が多いよ。
• 大昔の噴火ふんかで出てきたんだよね？ どれくらい昔なの？
• 南アフリカにある有名なプレミア鉱山こうざん（現げんカリナン鉱山こうざん）は11億年前くらいに噴火ふんかしていて、その直前の年代にできたダイヤモンドのほか、約20億年前、約32億年前にできたダイヤモンドも見つかっているよ。
• そんな大昔に？！ アンティークどころじゃない古さだね！

宝石ほうせきのヒミツ（3） ダイヤモンドは作れる？

• 100円ショップにダイヤモンドの力で鏡のウロコをとるスポンジが売っていたけど、あれって本物のダイヤモンドなのかな。
• ダイヤモンドは硬かたくて丈夫じょうぶだから、工業用にも多く使われるんだ。値段ねだんの安い人工ダイヤモンドが使われることが多いよ。道路工事でアスファルトを切るカッターにも人工ダイヤモンドが使われているよ。
• 人工？ ダイヤモンドって作れるの？
• 純粋じゅんすいな炭素たんそさえあれば作れるよ。こげたお肉からでも作れるし、ピーナッツバターからダイヤモンドを作った実験もあるよ。
• ピーナッツバターから？！
• ろうそくのすすをガラス板にとって電子顕微鏡けんびきょうで見ると、ダイヤモンドの結晶けっしょうができていることもあるんだ。
• そんなかんたんにできちゃうの？！
• ミクロサイズだから宝石ほうせきにはならないけどね。最近は遺灰いはいからダイヤモンドを作るサービスもあるね。炭素たんそはすべての生き物の体内にもあるから。
• 死んでダイヤモンドになるなんて、おとぎ話みたいだね。天然のダイヤモンドにもそうやってできたものはあるの？
• ほとんどの天然のダイヤモンドはおそらく生き物由来ではないけれど、プレミア鉱山こうざん（現げんカリナン鉱山こうざん）でとれた11億年前のダイヤモンドの炭素たんそを調べたところ、生き物からできた可能性かのうせいが高いことがわかったんだ。
• へー！ どんな生き物だったのかな？
• もしかしたら、何十億年前に海で死んだバクテリアが海底の泥どろにうもれ、プレートの沈しずみこみによって大陸の下のマントルまで運ばれてダイヤモンドとして結晶けっしょうし、噴火ふんかによって出てきたのかもしれないね。
• すごいドラマチックなバクテリアだね。

石を調べてみよう（1）ダイヤモンドは
何を伝えてくれる？

• ダイヤモンドには太古のロマンがつまっているんだね。
• すべての石がそうだよ。石を調べることで、大昔の陸地や海のようすを推測すいそくすることができるんだ。
• そうなの？
• すべての石は、火山の噴火ふんかなど、地球のいろいろな営いとなみと直結している。生まれてきた理由がかならずあるんだ。石は地球の歴史れきしを教えてくれる。それを知ることは、自然災害さいがいや環境かんきょう問題を考えるうえでも大切なことなんだ。

石ころは地球史しを語る

• 石ってすごいんだね！！
• 特にダイヤモンドは「マントルからの手紙」ともいわれる。地下300kmよりも深いところでないと安定しないような鉱物こうぶつも、ダイヤモンドに取りこまれれば比較的ひかくてき安定した状態じょうたいで地上に運ばれるんだ。
• ダイヤモンドがカプセルの役割やくわりを果たすんだ！
• ダイヤモンドは世界最強の圧力容器あつりょくようきなんだ。地球内部を知る貴重きちょうな手がかりをとどけてくれる。不純物ふじゅんぶつが入ったダイヤモンドは宝石ほうせきとしてはイマイチでも、研究資料しりょうとしてはありがたいものなんだ。
• 不純物ふじゅんぶつって大事なんだね。
• 宝石ほうせきのきれいな色だって不純物ふじゅんぶつが生み出しているんだよ。
• そうなの？ エメラルドやルビーの色も？
• エメラルドは緑柱石りょくちゅうせきという鉱物こうぶつで、純粋じゅんすいなものは無色透明とうめいなんだ。ここに、わずかにクロムまたはバナジウムという元素げんそがまじると緑色のエメラルドになり、鉄がまじるとアクアマリンとよばれる水色の宝石ほうせきになるよ。

エメラルドの原石と宝石ほうせき

アクアマリンの原石と宝石ほうせき

• エメラルドとアクアマリンって同じ鉱物こうぶつなんだ？！
• ルビーとサファイアも同じコランダムという鉱物こうぶつだよ。もとは無色の鉱物こうぶつだけど、ほんの少しクロムが入ると赤い色が、チタン・鉄が入ると青い色がつくんだ。

ルビーの原石と宝石ほうせき

サファイアの原石と宝石ほうせき

• ふしぎ〜！

石を調べてみよう（2）宝石ほうせきのかけらや砂すなつぶは
何を語る？

• 日本でもきれいな宝石ほうせきをひろえたりする？
• 宝石ほうせきになるような大きな結晶けっしょうを見つけるのはむずかしいかなぁ。でも砂浜すなはまの砂すなをすくってルーペで見ると、宝石ほうせきのかけらのような美しい鉱物こうぶつが見つかるよ。
• どんな鉱物こうぶつが見つかるの？
• 場所によってさまざまで、関東ならたとえば、神奈川県の湘南しょうなん海岸では輝石きせきという鉱物こうぶつが、静岡県の伊東市の海岸ではかんらん石という鉱物こうぶつが多く見られる。かんらん石はペリドットという宝石ほうせきになることがあるし、輝石きせきもきれいなものは宝石ほうせきになるよ。

かんらん石とペリドット

輝石きせき

• これの砂すなつぶサイズがひろえるんだね。どうして砂浜すなはまにいっぱい落ちているの？
• これは地殻ちかくのマグマだまりの中で結晶けっしょうして、火山噴火ふんかで出てきたものなんだ。
• 火山噴火ふんか？ 関東で？
• 火山噴火ふんかって遠い場所の話だと思っているかもしれないけど、関東でも昔、富士山や箱根、伊豆半島の火山が噴火ふんかしていて、そのときの火山灰かざんばいがどっさり積もっているんだよ。砂浜すなはまはそれを観察するのにちょうどいいんだ。
• どっさり？！
• 関東ロームとよばれる火山灰かざんばい由来の赤土は、東京でも何メートルもの高さに積もっているよ。火山灰かざんばいのミネラル分のおかげでおいしい野菜が育つんだ。
• 砂すなを調べるとその土地の生い立ちもわかるんだね。でも宝石ほうせきの話をしていたはずが、マグマの話になって、おいしい野菜の話になっちゃったね。
• すべてつながっているんだ。それがわかるのが地学のおもしろさ。宝石ほうせきに興味きょうみをもったら、そこから自然界のナゾをどんどん追ってほしいな。
• 宝石ほうせきの原石も集めてみたいな。形がおもしろくてワクワクする！
• 天然の結晶けっしょうの形はきれいだよね。四角柱だったり六角柱だったり、頭の形もいろいろ。原子の構造こうぞうやならび方に関係しているんだ。原石なら博物館のショップや鉱物こうぶつの展示即売会てんじそくばいかいなどで数百円くらいで買えることもあるよ。
• わぁ、いっぱい買っちゃいそう！