銅：形成、地質学、種類

鉱物の同定

自然銅は岩石記録の中の金属

Cu

自然銅は、金属元素Cuとして自然に存在する銅です。黄銅鉱、黄鉄鉱、銅藍、銅鉱、孔雀石、藍銅鉱とは異なり、自然銅は最終鉱物構造において硫黄、酸素、炭酸塩、リン酸塩と化学的に結びついていません。そのため、新鮮な状態では視覚的に明確で、暖かみのある金属的なオレンジ赤色から銅褐色で、表面が酸化し炭酸塩鉱物が発達すると茶色、黒、赤、緑、青緑色に暗くなることが多いです。

その地質学は化学とタイミングの物語です。銅は溶解し、輸送され、硫黄や炭酸塩に捕らわれる前に金属に還元されなければなりません。最も豊かな自然銅システムは偶然の産物ではなく、流体経路、壁岩の化学、透過性、酸化還元前線がすべて整合する場所です。

金属的で延性があり導電性がある

銅は高い導電性を持つ自然金属であり、その表面は取り扱いや空気、湿気の影響を記録します。標本では、その変化する表面が特徴の一部です。

地球化学的制約から生まれる

自然銅は、硫黄が制限され、還元条件が十分に強く溶解した銅イオンをCuに戻すことができる場所で最も見られます。⁰.

中心的な考え方

銅は、システムに十分な銅が供給され、還元が十分に進み沈殿し、硫黄が少なく硫化鉱物に取り込まれない場合に自然銅として存在します。

形成

自然銅への3つの主要経路

塩水から金属へ

自然銅はさまざまな地質環境で形成されますが、その経路は共通のパターンを持っています。銅が溶液に入り、岩石を通って移動し、化学環境の変化により沈殿します。ほとんどのコレクターや鉱石の例は、3つの大まかなメカニズムで説明できます。

玄武岩に宿る熱水沈殿

熱い塩水が気泡状洪水玄武岩、断層、透水性の溶岩層を通過します。鉄分の多い玄武岩、還元流体、開いたアミグダロイドが銅の存在場所を作り出します。²⁺ 金属銅に還元されることがあります。スペリオル湖のネイティブ銅地区は大規模な古典的例です。

風化鉱床帯における超成鉱的還元

表面近くでは風化により銅硫化物が分解され、可溶性の銅が放出されます。銅を含む水は有機物、還元鉄、または以前の硫化物などの還元剤に出会うまで下方に移動します。その境界で、ネイティブ銅は地殻、板、ワイヤー、置換物として形成されることがあります。

低硫脈およびスカルン環境

脈、炭酸塩母岩、スカルン系では、熱水流体は銅を含むが比較的硫黄が少ないことがあります。酸素が限られ、pHが適切な場合、銅は方解石、石英、エピドート、ジオプサイド、ガーネットを含む集合体とともに金属として沈殿することがあります。

成長空間が形状を制御

開いた空洞はワイヤー、枝分かれしたスプレー、結晶を促進します。平らな断層はシートや板を促します。密な孔隙ネットワークや層理面は樹枝状の葉や膜を生み出します。

地球化学

銅をめぐるEh、pH、そして綱引き

酸化還元前線

地質学者は水と岩石の化学をEh（酸化還元電位）やpH（酸性またはアルカリ性）などの用語で説明します。ネイティブ銅にとって最も重要な問題は、溶解した銅が他の銅鉱物を形成する前に金属に還元される環境にあるかどうかです。

還元性で硫黄が少ない条件では、金属銅が形成されます。⁰ 安定することもあります。硫黄が豊富に加わると、銅はチャルコサイト、ボルナイト、チャルコパイライトなどの硫化物を形成しやすくなります。表面近くに酸素、水、二酸化炭素が加わると、銅はマラカイトやアズライトになる可能性が高まります。保管中に塩化物が豊富な湿気が加わると、銅は止めにくい激しい腐食生成物を発生させることがあります。

表面の色は化学反応の動き

新鮮な銅は明るいローズオレンジ色かもしれません。時間、酸素、水分、二酸化炭素により、表面は茶色、赤、黒、緑、青緑色へと変化し、上に形成される鉱物によって異なります。

化学的条件と予想される銅の生成物
状態	予想される結果	見た目
還元性で硫黄が少ない環境	ネイティブ銅は安定したままか、溶液から沈殿する。	金属銅のワイヤー、葉、塊、板、結晶。
還元性で硫黄が豊富な環境	銅は硫化物を好む。	チャルコサイト、ボルナイト、チャルコパイライトおよび関連する青銅黒色鉱物。
酸化性で炭酸塩を含む環境	銅の炭酸塩や酸化物は表面またはその近くで形成される。	マラカイト、アズライト、キュープライト、テノライト、そして緑青を帯びたネイティブ銅。
塩化物が豊富で湿った環境	保管された標本には不安定な腐食が発生することがある。	特に汚染された標本で見られる粉状または繰り返し発生する緑青色の腐食。

鉱床環境

ネイティブ銅が成長する場所

ホストロックス

環境が銅の形態を制御します。玄武岩は気泡と割れ目のネットワークを提供し、礫岩は透水性の小石層を提供し、風化した硫化物鉱床は銅に富む下降溶液を提供し、炭酸塩脈とスカルンは反応性化学を提供し、赤色層盆地は長い酸化還元境界を提供します。

主要な自然銅環境
環境	母岩と条件	テクスチャーと手がかり
玄武岩のアミグダルおよび割れ目	洪水玄武岩；気泡、割れ目、低硫黄塩水が還元性玄武岩と相互作用。	プレナイト、パンペリライト、エピドート、方解石、石英、ダトライトを伴うワイヤー、葉、塊、空洞充填物。
礫岩鉱床	透水性の小石層が盆地の塩水を酸化還元反応面を通して運ぶ。	小石を接着する銅、シート状プレート、小石の被覆、異常に重い薄い標本。
超成鉱酸化帯	銅硫化物の表層風化；下降する銅溶液が還元物質に出会う。	マラカイト、アズライト、キュープライト、テノライトを伴う地殻、プレート、ワイヤー、置換体、自然銅。
低硫黄脈およびスカルン	硫黄が限られた炭酸塩岩と熱水流体、通常は中性から弱アルカリ性。	鋭い結晶、スピネル則双晶、方解石、石英、ジオプサイド、エピドート、ガーネットを伴う集合体。
赤色層と黒色頁岩	銅を含む流体が多孔質層の酸化還元境界で固定される堆積盆地。	散在、プレート、小さな葉、チャルコサイトやボルナイト近くの自然銅。

現地の手がかり

淡緑色のプレナイト、エピドート、パンペリライト、またはゼオライト様の空洞鉱物を伴う気泡状玄武岩は、銅を注意深く調べるのに典型的な場所です。

形態

葉、ワイヤー、ナゲット、双晶、金属ネットワーク

成長形態

自然銅は色だけでなく形状も重要視されます。空洞、割れ目、空隙内で金属として成長するため、周囲の岩石の形状を記録することが多いです。

樹枝状および葉状の銅

枝分かれした樹木のようなプレートが層理面、割れ目の表面、空隙ネットワークに沿って成長します。シダのよう、骨格のよう、レースの縁のように見えることがあります。

ワイヤー銅

髪の毛のように細いワイヤーからロープ状のワイヤーが、銅が開いた空洞や狭い通路に沿って一定の流体の動きの中で成長する場所に形成されます。

塊状およびナゲット状の銅

丸みを帯びた重い塊は地下や氷河によって運ばれた浮遊銅として形成されることがあります。縁は運搬や風化によって柔らかくなることがあります。

結晶とスピネル則双晶

銅は等軸晶系で結晶化し、立方体、十二面体、双晶の星形集合体を形成することがあります。

シートとプレート

薄い金属板が割れ目に沿って並び、小石を覆ったり平らな継ぎ目を満たしたりします。繊細な穴や縁のテクスチャーを保存しているものもあります。

銅-銀の共生体

自然銅は自然銀と共生して成長し、「ハーフブリード」銅と呼ばれる集積物を形成することがあります。正確にはCu–Ag共生体と表現されます。

エッチングされた銅のネットワーク

一部の劇的な「レース銅」標本は、壊れやすい母岩を除去して自然の金属ネットワークを露出させることで作られます。構造は地質学的なものであり、露出したレース状の外観は部分的に宝石加工によるものです。

置換組織

銅後の偽晶形と鉱物

古い形、新しい化学組成

偽晶形は一つの鉱物の形態を保持しながら、その化学組成を別の鉱物に置換します。自然銅とその変質生成物は、銅地質学で最も印象的な例のいくつかを生み出します。

アラゴナイト後の銅

特にコロコロ様式の赤色層鉱化で知られ、金属銅は放射状のアラゴナイトを置換し、尖ったまたは擬六角形の形態を保存します。

銅後のキュープライト

赤色のキュープライトは、分枝状、板状、線状の形態を保持しながら自然銅を置換し、赤い酸化物の下に銅の幽霊の印象を作り出します。

銅後のマラカイトとアズライト

緑色および青色の銅炭酸塩は、湿った炭酸塩を含む酸化帯で銅を覆ったり一部置換したりします。

銅上または銅と共にある銀

自然銀は銅を覆ったり、共成長したり、一部を置換したりします。銀の先端、皮膜、対照的な金属帯は、安定してよく記録されている場合に特に価値があります。

置換の読み方

最も情報豊富な標本は、金属銅、酸化物、炭酸塩および関連鉱物が一つの小さな地球化学的連続体で見られる形態と遷移の両方を示します。

産地アトラス

古典的な産地とその特徴

場所と組織

キウィノー半島、ミシガン州、アメリカ合衆国

レイクスーペリアの自然銅鉱区は、玄武岩のアミグダロイド、礫岩脈、大きな塊、シート、線状体、銅-銀の「ハーフブリード」標本の基準です。プレナイト、エピドート、ダトライトがよく見られる共伴鉱物です。

オンガンジャ鉱山、ナミビア

優れたスピネル双晶銅結晶や鋭い集合体で知られ、しばしば方解石、キュープライト、その他の酸化銅鉱物を伴います。

ウラル山脈、ロシア

歴史的な脈銅鉱床は、特に炭酸塩および熱水環境で優雅な結晶、線状体、緑青を帯びた標本を産出しています。

コロコロ、ラパス、ボリビア

特にアラゴナイトの偽晶形後の銅や魅力的な金属板で有名な古典的な赤色層銅鉱床。

アリゾナ州、アメリカ合衆国

レイやモレンシのような斑岩銅鉱区のスーパーゲン帯は、マラカイト、アズライト、キュープライトを伴う板状体、線状体、地殻を生成することがあります。

コーンウォールおよびデボン、イギリス

脈状組織、緑青を帯びた板状体、結晶、古典的な英国の鉱山関連鉱物を持つ歴史的な銅鉱区。

クプファーシーファー盆地、ポーランドおよびドイツ

堆積銅システムには、銅鉱石、ボルナイト、その他の銅硫化物の近くに散在物、板状体、自然銅が含まれることがあります。

採掘後の銅の成長

一部の鍾乳石状や繊細な銅の形態は、採掘後にトンネルや鉱坑内で成長します。これらは鉱物標本ですが、採掘後の形成物として最もよく説明されます。

銅と共に存在する鉱物

共伴鉱物

銅は地質的な伴侶なしで現れることは稀です。その伴侶鉱物は母岩の環境や標本の酸化履歴を明らかにします。明るい銅線と方解石は、マラカイトやアズライトを伴う暗い板状のものや、プレナイトとダトライトを伴う大きなキウィナウ銅とは異なる物語を語ります。

産状別の一般的な関連鉱物
産状	一般的な関連鉱物	示唆するもの
玄武岩銅	プレナイト、パンペリライト、エピドート、クロライト、方解石、石英、ダトライト。	玄武岩の低温熱水変質と空洞充填。
超成銅	キュープライト、テノライト、マラカイト、アズライト、クリソコラ、鉄酸化物。	風化、酸化、近表面の酸化還元帯を通る移動。
脈状およびスカルン銅	方解石、石英、エピドート、ジオプサイド、ガーネット、局所的に銀。	低硫黄の熱水流体と反応性炭酸塩または炭酸塩珪酸塩の母岩。
堆積銅	黄銅鉱、ボルナイト、ビチューメン質物質、炭酸塩、赤色堆積岩の母岩。	盆地の酸化還元境界や多孔質層での還元。

収集と評価

自然銅標本の読み方

形態、パティナ、由来

興味を引くもの

特徴的な形態：線状、樹枝状、シート状、結晶、スピネル双晶など。
粉状化や繰り返す腐食がなく安定で魅力的なパティナ。
特にプレナイト、ダトライト、キュープライト、銀、方解石、マラカイトなどの強い鉱物の関連。
可能な場合は鉱山、地区、層位や収集履歴など明確な産地情報。
過度な清掃や過剰な研磨をせずに自然な形態が保存されていること。

注意深く検査すべき点

ワックス、ラッカー、接着剤や処理の跡がある縁や凹部。
特に塩化物で汚染された標本に見られる緑色の粉状腐食。
美しいこともあるが処理されたものとして説明すべきエッチングされた「レース」状の部分。
文脈なしで販売される研磨された塊、特に産地の主張が曖昧な場合。
保護された取り付けが必要なこともある緩く壊れやすい線状のもの。

読者に役立つ説明

強力な説明は形態、産地、処理を明示します：「ナミビア、オンガンジャ鉱山の方解石を伴う自然銅線の集合体」や「レース状の質感を明らかにするために処理された玄武岩基質のエッチングされた自然銅ネットワーク」など。

ケアと保存

銅の物語を消さずに安定させる

乾燥保管

自然銅は金属としては耐久性がありますが、その表面は化学的に活性です。安定して望ましいパティナもあれば、腐食は損傷をもたらします。標本の意味ある地質的質感を剥ぎ取らずに保護することが重要です。

日常の取り扱い

清潔で乾いた手または手袋で扱ってください。皮膚の油分や塩分は跡を残し、不均一な変色を促進することがあります。

清掃

柔らかいブラシや布で優しくほこりを払ってください。湿気が必要な場合は、最小限の蒸留水を使用し、すぐに乾かし、浸すことは避けてください。

避けること

鉱物標本には塩、酢、漂白剤、アンモニア、酸性の浸漬液や強力な研磨剤を使用しないでください。これらは繰り返し腐食を引き起こしたり、パティナを破壊したりする可能性があります。

保管

塩素汚染、湿った箱、反応性のある木材、酸性の紙、激しい湿度変動を避け、乾燥で安定した環境に保管してください。

パティナ

安定した茶色、赤、黒、緑のパティナは標本のアイデンティティの一部です。不安定または損傷を与える腐食のみを除去してください。

壊れやすい形態

ワイヤー状や樹枝状の標本は、引っかかりや変形を防ぐために展示箱、支持台、またはクッション付きトレイが必要な場合があります。

保存のアプローチ

研磨前に保存しましょう。自然な形状、パティナ、産地の文脈を保持した標本は、匿名化された研磨標本よりも意味があります。

よくある質問

自然銅の地質学的質問

簡単な回答

自然銅は常に風化生成物ですか？

いいえ。多くの産状は超成鉱床で、地表近くの風化過程で形成されますが、玄武岩地帯や低硫黄脈で銅を豊富に含む熱水塩水からも大量の自然銅が沈殿します。

なぜレイクスーペリア銅鉱床は重要なのですか？

これは古典的な玄武岩宿主の熱水系で、アミグダル、断層、礫岩鉱脈に自然銅が存在します。大量の銅、ワイヤー、シート、有名な銅銀共生を生み出しました。

なぜ硫黄がそんなに重要なのですか？

硫黄が豊富で還元条件下では、銅は黄銅鉱、斑銅鉱、黄鉄鉱などの硫化物を形成しやすいです。硫黄が限られている場所で自然銅がより多く見られます。

「ハーフブリード」銅標本とは何ですか？

これは自然銅と自然銀が共生した標本を指す収集家用語です。「Cu–Ag共生」が最も明確な説明ラベルです。

なぜある標本はワイヤー状に、他は板状に形成されるのですか？

開放空洞と安定した流体の流れはワイヤーや枝状結晶を促進します。平坦な断層はシートや板状結晶を促します。密な孔隙ネットワークや層理面は樹枝状の葉状結晶を生み出すことがあります。

鉱山で成長した銅の鍾乳石は自然物ですか？

これらは坑道や採掘孔内で採掘後に鉱物プロセスによって形成されることがあります。正当な鉱物成長ですが、最も明確な表現は「採掘後形成」です。

銅は安全に明るくできますか？

鉱物標本には、まず乾いたブラッシングと柔らかい布を使いましょう。塩、酢、漂白剤、アンモニア、強力な研磨剤は避けてください。明るくする際は、診断的なテクスチャー、関連鉱物、安定したパティナを消さないようにしましょう。