オパールはどのように形成されるのでしょうか?

オパールはどのように形成されるのか元オパール採掘者として、私はこの質問には肩をすくめる傾向がありました。なぜなら、私の役割は石の美しさを売り込むことであり、化学分析を行うことではないからです。オパールの形成過程や年代については、いまだに大きな合意が得られていません。ライトニングリッジにおける一般的な説は、シリカを多く含んだ水が砂岩を浸透し、空洞や亀裂を埋め、その後水が蒸発してオパールゲルが固まったというものです。

しかし、米国ネバダ州ヴァージンバレーのオパール鉱山（ブラックオパールも産出）では、シリカを多く含んだ高温の水が押し上げられ、植物に取って代わってオパールが形成されたと考えられています。

地元の人々は、ヴァージン・バレーのオパールは約5万年前のものだと信じていますが、ライトニング・リッジのオパールは1億年前の白亜紀に形成されたと私たちはずっと信じてきました。これは、オパール化した恐竜の骨、植物、魚の発見によって証明されています。

約 1 センチメートル (3 分の 1 インチ強) のオパールが形成されるまでに約 500 万年かかったと言われています。おそらく雨によってシリカゲルがオパールの土に流れ込んだためでしょう。

これは、ライトニングリッジで発見された化石のほとんどが白亜紀のものであるという理論に基づいていました。

しかし現在では、化石の空洞がずっと後になってオパールに置き換わった可能性があるという意見を持つ人が多く、10万年未満のものである可能性を示唆する人もいます。

オパールはどのように形成されるのか

ボルダーオパール

クイーンズランド州で発見されたオパールのボルダーは、オーストラリアの他のオパールとは少し異なる方法で形成され、鉄鉱石のコンクリーション内で形成されます。このコンクリーションは、堆積物のイオン化によって形成されました。

アメリカのアイダホ州スペンサーオパール鉱山のオパール溶液またはシリカは、間欠泉活動によって運ばれた二次鉱床でした。

長い期間にわたる幾度もの噴火の結果、オパールは層状に堆積します。その層のほとんどは薄く、世界でも最も美しいトリプレットオパールの一つに数えられます。オパールは中空のジオード内部に熱水堆積し、層状に堆積します。スペンサーオパールは、極めて高品質なプレシャスオパールの薄い層が非常に透明で、鮮やかな色彩を放つため、トリプレットオパールに最適です。

化学的条件

オパールの生成に関与する化学的条件についてはまだ研究が続けられていますが、シリカ球を形成するには、プロセスのどこかの段階で酸性条件が必要であり、これは微生物によって生成される可能性があるという説もあります。また、酸化アルミニウム、酸化鉄（III）、酸化マグネシウム、そして塩化ナトリウムまたは硫酸ナトリウムの存在も必要であると考えられています。

ニューサウスウェールズ州第一次産業協会は、微生物が何らかの役割を果たしている可能性を示唆しています。白亜紀の堆積物が堆積した当時、堆積物の中には豊富な有機物とモンモリロナイト（スメクタイト）粘土が含まれており、微生物が餌を取り繁殖するのに理想的な生息地となっていました。微生物が排出する廃酸と酵素は、周囲の岩石に含まれる粘土鉱物と長石の化学的風化を引き起こしました。最終的に、微生物による継続的な摂食と排泄物の生産プロセスが、オパールの形成に好ましい物理的・化学的条件を作り出しました。

成長するオパール

オパールは電解液（電荷を帯びた化学溶液）を用いて瓶の中で育成され、発色するまでに数週間かかることがあります。これはゲル状の物質であり、硬化したものではありません。このプロセスは自然界でも起こると考えられており、オパールがどのようにして火山凝灰岩や核の中心部に閉じ込められたのかを説明できるかもしれません。

オパールの色形成に関するCSIROの研究

サンダース博士は電子顕微鏡を使用して、オパールが規則的に並んだ無数の小さなシリカ球でできていることを発見しました。これらの球の間には、さらに小さな穴や隙間があり、光が回折します。つまり、白色光または通常の太陽光が穴を通過すると、光は色に分割されます。球が小さいオパールでは、虹のより暗い色、つまり紫、藍、青が生成されます。球が大きい場合は、黄色、オレンジ、赤の色が生成されます。球が規則的に並んだパターンになっているものが貴重なオパールです。ポッチオパールやコモンオパールには、決まったパターンはありません。異なる場所でオパールは、さまざまな影響によって形成され、そのフィールドのユニークな特徴を持つオパールを生み出しているようです。私は今でも、これは自然の神秘または魔法だと考えていますので、その美しさを楽しみましょう。

オパールの形成過程 - 火山学者の意見

マルコ・カンポス・ヴェヌーティ氏が「瑪瑙とジャスパーの起源と分類」と題した新著を執筆しました。著者は火山学者の博士号を持ち、『イタリア宝石学』の著者でもあります。出版の許可をいただいたマルコ・カンポス氏に感謝申し上げます。

火山学者によるオパールの形成過程

オパールは、高濃度溶液から析出したSiO₂・nH₂Oという化学式を持つ硬化シリカゲルです。珪藻類、放散虫、海綿動物、多くの維管束植物など、有機オパールを生成する生物においては、ケイ酸が特殊な細胞区画に蓄積され、そこで特定のタンパク質がオパールAの沈殿を誘導します。

一方、無機オパールは、複数の要因の組み合わせから生成されます。シリカを豊富に含む土壌は、火山地帯や石英を豊富に含む砂質土壌に多く見られます。一般的に、高濃度のケイ酸を含む塩水の形成を促進するのは、非常に塩基性のpH（> 9）です。さらに、シリカの濃縮を促進する、季節による地下水位の大きな変動を伴う地下水も必要です。さらに、シリカを沈殿させる触媒因子も必要です。触媒作用は、温度の上昇、酸性pHへの変化、あるいは酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、硫酸ナトリウム、あるいは単に海塩などの分子の存在によって開始されます。

オパールの前駆体が粘性固体として堆積すると、その多孔度は35%を超え、一部は水で占められることがあります。サンプルが乾燥すると崩れ、回復不能な白い粉末に変化します。これが合成オパールの製造において直面する大きな問題です。実験室では、この多孔度をオパールの光学特性を変えない樹脂で埋める必要があります。自然界には別のシリカゲルが存在しますが、これは多くの場合オパールの品質を低下させます。鉱物オパールからジャスパーへの変化は、続成作用によっても引き起こされます。

オパールタイプA