いろいろな鉱物の蛍光観察

私  の  教  材 ― 71 ― はじめに  鉱物に紫外線を当てたり熱すると蛍光を放出して光り 輝くものがあることはよく知られている．その中でもホ タル石は，半透明で見た目に緑・紫・水色・ピンク色な どカラフルな色を持つ鉱物だが（長江 2017），多くの 場合紫外線を照射すると蛍光を放出する．そのため一般 の人にとっては最もよく知られた蛍光鉱物のひとつであ ろう．かつて筆者はホタル石の蛍光を手軽に観察できる ものとして人工ホタル石の蛍光観察について報告した （宮城 2016，2017）．その際，蛍光を簡易分光器（直 視分光器）で覗のぞくと特有のスペクトルが観察できること を報告した．今回，前回の報告（宮城 2017）では紹 介しなかったピンク色の蛍光を放出する人工ホタル石を 入手したので，その蛍光の特徴やスペクトルについて報 告する．あわせて，前回はふれなかった鉱物（人工ル ビーや天然の蛍光鉱物）についても蛍光やそのスペクト ルなどについて報告する．最近は，一般の人にも蛍光鉱 物に関心をもつ人が多くなっているようである．そのた めミネラルショップなどでは蛍光鉱物のコーナーがあ り，備え付けの簡易紫外線発生装置を手に持ち紫外線を 照射して色々の蛍光鉱物の放出する蛍光をながめて楽し めるようになっている．蛍光は初めて見る人々，とりわ け学校現場の生徒や学生たちにとっては非常に強い印象 を与える現象なので，理科や地学の授業で，蛍光につい ての観察を積極的にとりいれると，生徒たちの鉱物への 興味や関心が増すことが期待される．その場合，蛍光鉱 物をたくさんそろえるのは予算的にも難しいので，まず は演示実験から始めるとよいと思う．鉱物をたくさんそ ろえられる場合は，班分けして生徒たち自身で観察を行 うと，彼らの感動はより強まるであろう． ピンク色の蛍光を放出する人工ホタル石の観察  人工ホタル石の蛍光観察は暗幕が完備されていなくて も手軽にできるので便利である．試料は八面体の形のも のでも，あるいはビンの中に入った屑状の鉱物片のどち らをもちいても同様の観察ができる．暗幕のない部屋の 場合はカーテンを閉め，部屋の電気を消しておこなう． 簡易紫外線装置（長波長タイプ）をもちいて紫外線を照 射すると，淡いピンク色の蛍光が放出しとても美しい （第 1 図ａ，ｂ）．この蛍光を簡易分光器で観察すると， 赤色・オレンジ∼黄色・緑色の 3 本の輝線スペクトル がみられる（第 1 図ｃ）．これは以前に報告した 3 波長 型蛍光灯や黄緑色の蛍光を放出する人工ホタル石のスペ クトルと大変よく似ている（宮城 2010，2017）．ただ し 3 波長型蛍光灯や人工ホタル石の黄緑色の蛍光では 青の輝線スペクトルもみられる点が異なる．おそらく黄 緑色の蛍光を放出する人工ホタル石の中の微量成分とし て，ピンク色の蛍光を放出するホタル石と共通した元素 （希土類元素など）が入っていると思われるが，成分が 第 1 図 人工ホタル石の蛍光と スペクトル ａ：人工ホタル石（大 きさ1.5cm）． ｂ：ピンク色の蛍光． ｃ：赤色・オレンジ～ 黄色・緑色 3 本の輝線 スペクトルがみえる． 第 2 図 人工ルビーと蛍光 ａ：人工ルビー（長さ 3 cm）． ｂ：蛍光． ｃ：赤色の部分に 2 本 の輝線スペクトルがみ える．

いろいろな鉱物の蛍光観察

宮城 晴耕（東京支部）

私  の  教  材 ― 72 ― 公表されていないのでくわしいことはよくわからない． 人工ルビーおよび天然ルビーの蛍光観察  人工ルビーは宝石などにも使われる美しい赤い色の鉱 物である（第 2 図ａ）．紫外線を照射してみると，鮮や かな深紅色の蛍光がみられてとても印象的である（第 2 図ｂ）．スペクトルを観察すると赤色の部分に 2 本の輝 線スペクトルがみられる（第 2 図ｃ）．  天然ルビーは品質の良いものは手に入れるのが難しい ので，市販の六角板状をした低品質のルビーをもちいて 観察した．紫外線を照射するとやはり深紅色の蛍光がみ られる．スペクトルは人工ルビーと同じく，赤色部分に 2 本の輝線スペクトルがみられた． 柱石の蛍光観察  柱石はスカルン鉱物として出現する鉱物である．灰柱 石と曹柱石との固溶体である．色は灰白色で長石の外見 と似た鉱物として出現することが多い（第 3 図ａ）．こ れに紫外線を照射すると特徴的な黄色の蛍光がみられる （第 3 図ｂ）．これを分光器で覗のぞくと，赤色から緑色を 中心に一部青色にかけての連続スペクトルがみられる （第 3 図ｃ）．注意すべきは決して黄色の線スペクトル のみが放出されているわけではないということである． このようなことは実際にスペクトルを観察するまではな かなかわからないことである． 方解石の蛍光  方解石の中には紫外線を照射するとピンク色の蛍光を 放出するものがある（第 4 図ａ，ｂ）．スペクトルをみ ると赤色から青色にかけての広い範囲の連続スペクトル が観察される（第 4 図ｃ）．同じピンク色の蛍光でも， 人工ホタル石の蛍光のスペククトルとはずいぶん異なっ ている． こはくの蛍光  こはくは一般的には茶色の半透明な有機物起源の化石 である（第 5 図ａ）．一部のこはくには紫外線を照射す 第 4 図 方解石の蛍光とス ペクトル ａ：淡いピンク色 をした方解石（長 さ 5 cm，メキシコ， Nuevo Leon産）． ｂ：鮮やかなピンク色の蛍光． ｃ：赤色から青色に至る広範囲の連続スペクトルがみら れる． 第 5 図 こはくの蛍光観察 ａ：自然光状態での茶褐色半透明のこはく（長さ 4 cm，インドネシア，スマトラ島産）． ｂ：明かりをつけた部屋の中で紫外線を照射した ときみられる蛍光．半透明の青色が印象的． 第 6 図 浅川流域産メタ セコイアこはく の蛍光 ａ：メタセコイアの樹木化石からとれた小さなこはく． ｂ：灰白～灰青色をしたこはくの蛍光が観察できる． ａ ｂ ａ _ｂ ａ ｂ ｃ 第 3 図 柱石の蛍光とスペ クトル  ａ：灰白色の柱石 （長さ 3 cm，カナ ダ，ケベック州産）． ｂ：黄色の蛍光． ｃ：赤色から緑色，青色の一部にいたる連続スペクトルが 観察される． ａ ｂ ｃ

私  の  教  材 ― 73 ― ると蛍光を放出するものがある．この場合面白いのは， ある程度明るい照明のもとで紫外線を照射すると青い色 の蛍光が放出されてとても見栄えがするのだが（第 5 図ｂ），照明を全て消して紫外線を照射すると灰白色の 蛍光になってしまい，まったくと言っていいほど見栄え のしないものになってしまうことである． 身近なところで採集できて，蛍光を放出するこはくと しては，東京都郊外の多摩川やその支流の浅川の河床に 分布する上総層群中にみられるメタセコイア化石にとも なうものが知られている（第 6 図ａ）．紫外線を照射す ると灰白∼灰青色の蛍光を放出する（第 6 図ｂ）． まとめ 今回は灰重石やリン灰ウラン鉱などの蛍光鉱物につい ては手持ちの試料がなく，観察することはできなかった ので別の機会に報告したい．蛍光を放出する鉱物はまだ まだたくさんの例が知られている．たとえば山川倫央著 作による「光る石ガイドブック」（山川 2008）のよう な図鑑をみると参考になる．  今回の観察で分かったことは，天然の蛍光鉱物の放出 する蛍光は連続スペクトルを示すものが多いことが確認 できたことである．一方，今回使用した人工ホタル石で は 3 本の輝線スペクトルを放出していることが確認で きた．また，人工のルビーと天然のルビーではともに赤 色部分の輝線スペクトルが観察できた点が注目される．  蛍光についてはまだまだ知らないことが多いのでさら に観察を続けていきたいと思っている． 文献 宮城晴耕（2010）スペクトル観察における蛍光灯の活用．地学 教育と科学運動，63， 37-41． 宮城晴耕（2016）ホタル石の蛍光は不思議がいっぱい．地団研 東京支部ニュースゆりかもめ， 153， 2-5． 宮城晴耕（2017）人工ホタル石の蛍光を観察しよう．地学教育と 科学運動，79，74-76． 長江亮二（2017）ホタル石の世界．ミネラ，47， 6-25． 山川倫央（2008） 光る石 ガイドブック∼蛍光鉱物の不思議な世 界∼．誠文堂新光社， 143p．