Smithsonian Education – Minerals, Crystals and Gems

Minerals: 流体、熱、圧力から生まれた鉱物は、その息を呑むような色と形で私たちを驚かせ、その有用性で私たちを驚かせます。 地下で鍛えられ、数十億年の時を経て、さらに鉱物を作り続けている。 鉱物は、特定の化学組成を持つ、自然発生した無機（非生物）固体である。
生徒が自分の環境で鉱物を探すとき、大理石のような単一の鉱物標本を見つけるかもしれない。 しかし、2種類以上の鉱物の混合物である岩石を見つけることもあるはずだ。 例えば、花崗岩は、石英、長石、雲母からできていて、色とりどりの小さな粒が見えます。 形
ほとんどの鉱物は、自然界では結晶として存在する。 どの結晶も内部に原子の規則正しいパターンがあり、そのパターンに新しい原子を固定し、何度も繰り返すという特徴を持っている。 結晶の形は、塩のような立方体や雪の結晶のような6面体など、原子の内部配列と同じである。 結晶が成長する過程では、温度や化学組成の違いによって、さまざまなバリエーションが生まれます。 しかし、博物館で見るような完璧な形の鉱物の結晶を、生徒が自宅の裏庭で見つけることはほとんどないでしょう。 なぜなら、結晶が幾何学的な形や平らな面を容易に見せるためには、理想的な成長条件と成長するための場所が必要だからです。 また、さまざまな結晶が近くで成長すると、結晶が混ざり合って塊になります。 先ほどの花崗岩もそうですが、ほとんどの岩石は小さな鉱物の結晶がたくさん集まってできています。 この画像にある博物館級の標本は、幾何学的な形状が自由に形成されるような広い環境で育ったものである。 光は異なる原子と相互作用し、異なる色を作り出す。 多くの鉱物は純粋な状態では無色であるが、原子構造の不純物が色の原因となる。 例えば、水晶は通常無色ですが、構造中の不純物の数や種類によって、ピンク、茶色、アメジストのような深い紫色など、さまざまな色が発生します。 水晶は無色の状態では氷のような形をしています。 水晶の語源はギリシャ語の「krystallos-氷」であり、古代ギリシャ人は透明な水晶を溶けないほど硬く凍った氷だと考えたからです。
科学者は通常、水晶が生きていないにもかかわらず、「成長する」と表現します。 地下の庭園では、何兆もの原子が規則正しい3次元パターンでつながり、枝分かれし、毛が生えている。 どの結晶も最初は小さく、原子が増えるにつれて大きくなっていく。 多くは鉱物が溶け込んだ水から成長するが、溶けた岩石や水蒸気からも成長する。 温度や圧力の違いによって、原子はさまざまな形の結晶を作り出します。 対称性とは、構成要素が規則正しく繰り返されるパターンのことである。 蝶の羽、ヒマワリの花びら、雪の結晶、クモの脚など、自然界にはいたるところに対称性が見られます。 結晶では、このようなパターンの繰り返しが基本的な原子構造の中に存在し、結晶の面のパターンを反映している。 鉱物の結晶の特徴である対称性は、肉眼でもよく見えますが、小さな結晶の場合は、虫眼鏡や顕微鏡で見る必要があります（レッスンプラン2で紹介します）。 最初は難しいかもしれませんが、経験を積むことで、より多くの標本を見ることができ、対称性のある結晶を見分けることができるようになります。 しかし、中には結晶の形が整っていないものもあり、専門家でも分類が難しいものがあります。