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「ふしぎ」なモノ

ダイヤモンドは
なぜキラキラかがやく?
人の心をまどわす
宝石ほうせき」のふしぎ

宝石ほうせきのキラキラにはどんなヒミツが?
砂浜すなはま宝石ほうせきのかけらが落ちているって本当かな?
宝石ほうせきから自然界のナゾにせまろう。
ダイヤモンドはなぜキラキラ輝く? 人の心を惑わす「宝石」のふしぎ

探検たんけんメンバー

  • 隊員りりか
    ふしぎ探検隊たんけんたいが行くよ!
    隊員りりか
  • 萩谷 宏先生
    この人に聞いたよ
    岩石・鉱物こうぶつにくわしい
    萩谷はぎや ひろし先生

ダイヤモンドは
なぜ人の心をまどわせる?

宝石ほうせきのヒミツ(1) ダイヤモンドのかがやきのヒミツ

  • 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かがやきには人の心を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
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! それが人の心をまどわすのかぁ。でもダイヤモンドってすごくかたいんだよね? どうやってみがいているの?
  • ダイヤモンド自身のこな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。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、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、見た目もかたさもかわるよ。
ダイヤモンドも鉛筆えんぴつしん
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かた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どろにうもれ、プレートの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。

すべての石は
メッセンジャー?!

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。
  • 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!

宝石ほうせき鉱物こうぶつを楽しめる
スポット

いろいろな岩石や鉱物こうぶつに会える博物館へ行ってみよう。
採掘さいくつ体験ができる場所もあるよ。

※各施設の情報は、2020年11月のものです。
最新の情報とは異なる場合がございますのでご了承ください。
お出かけの際は事前に公式サイトなどで最新情報をご確認ください。

  • 久慈琥珀くじこはく博物館(岩手県久慈市)

    久慈琥珀博物館(岩手県久慈市)

    久慈琥珀くじこはく博物館(岩手県久慈市)

    樹脂じゅしからできた宝石ほうせき琥珀こはく」の博物館。琥珀こはく神秘しんぴを体感できるユニークな展示てんじ充実じゅうじつ白亜紀はくあき後期の地層ちそうから琥珀こはくをとる野外での採掘さいくつ体験も(冬季は中止)。

    関連サイト:
    「久慈琥珀」公式サイト
  • フォッサマグナミュージアム(新潟県糸魚川市)

    フォッサマグナミュージアム(新潟県糸魚川市)

    フォッサマグナミュージアム(新潟県糸魚川市)

    日本列島誕生たんじょうさいにできた大地のけ目「フォッサマグナ」の成り立ちや地球を深く学べる石の博物館。地元産のヒスイなど岩石・鉱物こうぶつ展示てんじ充実じゅうじつ

    関連サイト:
    「フォッサマグナミュージアム」公式サイト
  • 山梨宝石ほうせき博物館(山梨県南都留郡富士河口湖町)

    山梨博物館(山梨県南都留郡富士河口湖町)

    山梨宝石ほうせき博物館(山梨県南都留郡富士河口湖町)

    山梨県は国内の宝石ほうせき産業の中心地。博物館では原石からジュエリーまで、2,000点以上の宝石ほうせき展示てんじ。高さ1.8mもの巨大水晶きょだいすいしょうやめずらしい鉱物こうぶつ展示てんじも。

    関連サイト:
    「山梨宝石博物館」公式サイト
  • ストーンミュージアム博石館(岐阜県中津川市)

    ストーンミュージアム博石館(岐阜県中津川市)

    ストーンミュージアム博石館(岐阜県中津川市)

    鉱物こうぶつ宝石ほうせきの博物館。ハンマーでジオード(晶洞しょうどう)をって結晶けっしょうを見ることができる鉱山こうざん体験や、宝石ほうせき探し、ピラミッド地下迷路めいろなどのアトラクションが充実じゅうじつ

    関連サイト:
    「ストーンミュージアム博石館」公式サイト
  • 奇石きせき博物館(静岡県富士宮市)

    奇石博物館(静岡県富士宮市)

    奇石きせき博物館(静岡県富士宮市)

    光る石や曲がる石など、見た目にふしぎな岩石・鉱物こうぶつ・化石を紹介しょうかいするユニークな博物館。誕生石たんじょうせき宝石ほうせきや原石の展示てんじも。宝石ほうせきさがし体験も楽しめる。

    関連サイト:
    「奇石博物館」公式サイト
  • 益富ますとみ地学会館(京都府京都市)

    益富地学会館(京都府京都市)

    益富ますとみ地学会館(京都府京都市)

    岩石・鉱物こうぶつ・化石の標本ひょうほん充実じゅうじつした博物館。石を見たりれたりして楽しむことができる。野外観察会や展示即売会てんじそくばいかいなども不定期に開催かいさい。土日祝日のみ開館。

    関連サイト:
    「益富地学会館」公式サイト
萩谷先生からのメッセージ
  • 自然界にはきれいなものがたくさんある。ただの石ころだと思っているものの中にも、美しいもの、めずらしいものがかくれていたりするよ。それに気づくと世界は大きく広がる。一生の宝物たからものになるような小さな発見を大切にしてね。
まとめ
  • ダイヤモンドのキラキラのヒミツは、屈折率くっせつりつの高さとブリリアンカット。
  • 宝石ほうせきは地球の深いところで成分が結晶けっしょう化してできる。マグマの性質せいしつ地殻ちかく変動とも大きく関係している。
  • 石は地球の歴史れきしや地球内部の情報じょうほうを伝えてくれるメッセンジャーでもある。

Profile

萩谷 宏

萩谷はぎや ひろし

東京都市大学理工学部自然科学科 准教授

東京大学理学部地学科卒業。東京大学大学院理学系研究科地質学専攻・博士課程単位取得退学。私立巣鴨中学校・高等学校の非常勤講師、NHKの子ども向け科学番組のアドバイザーなどを経て現職。『小学館の図鑑 NEO 岩石・鉱物・化石』(小学館)の岩石のパートを執筆・監修。専門は地質学・岩石学・地球史。