ヒスイから新鉱物を発見

東京大学(東大)、山口大学、高輝度光科学研究センター(JASRI)、京都大学(京大)、リガク・ホールディングスの5者は8月7日、日本鉱物科学会により日本の「国石」に選定されている「ヒスイ」の中から、新種の鉱物(新鉱物)を発見し、「アマテラス石(学名:Amaterasuite)」と命名したことを発表した。

  • アマテラス石

    アマテラス石を含む鉱物の集合体。黒緑色の部分がアマテラス石。褐色部はルチル、あんず色部はタウソン石。画像の幅は約2mm (出所:東大/山口大/JASRI/京大/リガク)

同成果は、東大 物性研究所の浜根大輔 技術専門職員、山口大 大学院創成科学研究科の永嶌真理子 若手先進教授、JASRIの森祐紀研究員、京大 大学院理学研究科の下林典正 教授、リガク・ホールディングスのグループ会社であるリガクの松本崇グループマネージャー、アマチュア鉱物研究家の大西政之氏と田邊満雄氏からなる研究チームによるもの。詳細は、日本鉱物科学会が発行する学術雑誌「Journal of Mineralogical and Petrological Sciences」に掲載され、2025年8月7日に出版された。

地球の活動を知ることができるヒスイという存在

日本の国石であるヒスイ。日本におけるその利用は世界最古のヒスイ文化としても知られているが、ヒスイを鉱物・岩石学的に見ると、プレート同士が衝突して片方がもう片方の下に滑り込む沈み込み帯の地下深くで形成される。それが火山活動などにより地表近くまで届けられ、産出されることから、地球の活動を知ることができる岩石とされている。

そんなヒスイはヒスイ輝石という鉱物で主に構成される岩石で、ヒスイの中に少量含まれる鉱物はストロンチウム(Sr)やチタン(Ti)に富む組成を示すことが知られており、そうした特徴に着目した研究により、これまでにもヒスイから蓮華石や松原石といった新鉱物が発見されてきた。

蓮華石や松原石は新潟県の糸魚川地域のヒスイから発見されたことから、この地域に特有の鉱物と考えられてきたが、研究チームは岡山県大佐山地域のヒスイからも同様の鉱物が産出することを確認。さらに大佐山地域のヒスイには、未知の鉱物が複数含まれていることも明らかにし、そのうちの1つがアマテラス石だという。

アマテラス石に見られる化学組成と結晶構造の新規性

新種の鉱物として認定されるためには、既知の鉱物とは化学組成または結晶構造、あるいはその両方において明確な違いが求められるが、アマテラス石は、化学組成・結晶構造のいずれにおいても新規性を有しており、基準を十分に満たしていたことから、国際鉱物学連合の新鉱物・命名・分類委員会によって新鉱物として承認されたという。

アマテラス石の理想化学組成は「Sr4Ti6Si4O23(OH)Cl」で表され、ストロンチウムとチタンに加え、ケイ素(Si)、酸素(O)、水素(H)、塩素(Cl)が主成分で、この元素比率は、これまでに報告されたどの鉱物にも見られない独自のものであり、まったく新しい形成反応の存在を示唆するものだと研究チームでは説明している。

また、鉱物は、地質作用の産物でもあることから、研究チームでは新鉱物の発見が、未知の地質環境や作用の存在を示すものでもあり、アマテラス石のような新鉱物が見つかったことは、ヒスイの成因や進化を考察するうえで新たな視点を提供するものとなるとも説明している。

結晶構造については、大型放射光施設SPring-8のビームラインBL02B2と、山口大所有のリガク製ハイエンド単結晶構造解析装置によって解析が行われ、その結果、アマテラス石の結晶構造として、単位胞(ユニットセル)に異なる2種類の構造要素を同時に含むという二面性を有するという特筆すべき特徴があることが判明したとする。アマテラス石の結晶構造はこれまで理論的に予測されてはいたものの、実際に観察されたのは今回が初めてとのことで、この成果は、実在する結晶構造の多様性に対する理解を前進させるものとなるという。

  • 水素を除いたアマテラス石の結晶構造の概要

    水素を除いたアマテラス石の結晶構造の概要。ユニットセルに異なるType AとType Bという2つのタイプが内包されており、片方が存在するときにはもう片方が存在しないという二面性を持つことが確認されたという (出所:東大/山口大/JASRI/京大/リガク)

アマテラス石の命名の背景

なお、その命名については、日本の国石であるヒスイから発見されたこと、ならびに二面性を示す特異な結晶構造を有していることなどを踏まえて検討が行われたとのことで、採取的に日本神話に登場する天照大神の名が候補として挙げられました。その理由として研究チームでは、天照大神は日本を象徴する存在であり、象徴性という点で日本の国石であるヒスイと重なること、ならびに神霊が持つ「荒魂」と「和魂」という二面性が、鉱物に見られる結晶構造の二面性に通じることなどを総合的に踏まえ、日本の石文化への敬意も込めて命名され、国際鉱物学連合の新鉱物・命名・分類委員会により正式に承認されたという。