苦灰石（ドロマイト）について
苦灰石（くかいせき）、学名ではドロマイト（Dolomite）として知られる鉱物は、化学組成がCaMg(CO₃)₂で表される炭酸塩鉱物の一種です。炭酸カルシウム（方解石）と炭酸マグネシウムがほぼ等量で結合した構造を持ち、石灰岩（主成分：炭酸カルシウム）とは区別されます。その名前は、フランスの地質学者であるデオダ・グイユタ・ド・ドルミュー（Déodat Guy (…) de Dolomieu）に由来しています。
苦灰石は、地球上の地殻において比較的豊富に存在する鉱物であり、その特徴的な化学組成と物理的性質から、様々な分野で利用されています。特に、地質学、建設業、農業、さらには化学工業においても重要な役割を果たしています。
鉱物学的特徴
化学組成と構造
苦灰石の化学式はCaMg(CO₃)₂であり、これは炭酸カルシウム（CaCO₃）と炭酸マグネシウム（MgCO₃）が1:1のモル比で結合した理想組成を示します。しかし、実際にはFe（鉄）やMn（マンガン）などの陽イオンがCaやMgの一部を置換することもあり、組成は多少変動します。この理想組成のCaCO₃-MgCO₃固溶体系列は、方解石（CaCO₃）から苦灰石（CaMg(CO₃)₂）まで連続的ではなく、特定の組成域に結晶化しやすい性質があります。
結晶構造は、方解石と同じ菱面体晶系に属しますが、その原子配列は異なります。方解石がCaイオンとCO₃イオンの層が交互に積み重なった構造であるのに対し、苦灰石はCaイオンとMgイオンが層状に規則正しく配置されており、これが方解石との物性の違いを生み出しています。
物理的性質
苦灰石は、無色から白色、灰白色、淡黄色、褐色など、様々な色調で産出します。不純物の影響により、色が濃くなることもあります。透明から半透明であることが多く、ガラス光沢または真珠光沢を持ちます。
モース硬度は3.5から4と、方解石（モース硬度3）よりもわずかに硬いです。これは、MgイオンがCaイオンよりもイオン半径が小さく、結晶構造をより密にさせるためと考えられます。
条痕（割ったときの粉末の色）は白色です。劈開は3方向に完全で、菱面体を形成しやすい特徴があります。比重は2.85から2.95程度で、方解石（比重2.71）よりも重いです。
苦灰石の重要な識別点の一つとして、希塩酸との反応性が挙げられます。方解石は冷たい希塩酸に容易に反応して泡を出しますが、苦灰石は冷たい希塩酸にはほとんど反応しません。しかし、加熱したり、粉末状にしたりすると、ゆっくりと泡を出して反応します。これは、MgCO₃成分の溶解度がCaCO₃成分よりも低いためです。この性質は、野外での鉱物同定に役立ちます。
生成と産状
堆積岩としての苦灰岩
苦灰石の最も一般的な産状は、堆積岩としてです。特に、苦灰岩（Dolomite rock or Dolostone）と呼ばれる岩石は、苦灰石を主成分としています。苦灰岩は、方解石を主成分とする石灰岩（Limestone）が、マグネシウムを多く含む熱水や地下水にさらされることによって、後生的な変化（交代作用）を受けて生成することが多いと考えられています。
この交代作用では、石灰岩中のCaCO₃の一部がMgに置換され、CaMg(CO₃)₂へと変化していきます。このプロセスは「ドロマイト化」（Dolomitization）と呼ばれます。また、マグネシウムが豊富なラグーン（礁湖）などで、生物の作用や化学的沈殿によって直接生成される場合もあります。
苦灰岩は、世界中のほとんどの堆積盆地で発見されており、しばしば石灰岩層と互層をなしています。これらの岩石は、海洋や淡水の環境で形成されたものが多く、堆積構造（堆積組織）をよく保持しているものもあります。
熱水鉱床や変成岩
苦灰石は、熱水鉱床や変成岩中にも産出することがあります。熱水鉱床では、方解石やセリサイト、黄鉄鉱などとともに、脈状あるいは塊状で産出することがあります。これらの場合、金属鉱床の脈石鉱物として存在し、経済的な価値を持つことがあります。
また、石灰岩が広域変成作用や接触変成作用を受けると、大理石（Marble）が生成しますが、元となる石灰岩にマグネシウム成分が含まれていた場合、苦灰岩（苦灰質大理石、ドロマイト大理石）が生成します。この変成作用によって、苦灰石の結晶はより大きくなる傾向があります。
用途
苦灰石とその岩石である苦灰岩は、その独特な性質から多岐にわたる分野で利用されています。特に、そのマグネシウム含有量と炭酸塩としての性質が、様々な用途の基盤となっています。
建材・セメント原料
苦灰岩は、建材として古くから利用されてきました。その硬度と耐久性から、石材として建築物の壁材や床材、装飾材などに用いられます。特に、彫刻や装飾に適した加工しやすい性質を持つものもあります。
また、苦灰岩はセメントの製造原料としても重要です。苦灰石を焼成すると、酸化カルシウム（CaO）と酸化マグネシウム（MgO）の混合物であるドロマイトクリンカーが得られます。これを粉砕し、石膏などを添加することで、特殊なセメント（マグネシアセメントなど）が製造されます。このセメントは、耐火性や耐薬品性に優れるため、炉材や耐火レンガの製造などに利用されます。
農業分野
農業分野では、苦灰石は土壌改良材として広く利用されています。酸性化した土壌を中和する石灰資材として、また、植物の生育に不可欠なマグネシウムを供給する肥料としても効果があります。苦灰石を粉砕した苦灰石肥料や苦灰石灰は、土壌のpHを調整し、保肥力を高める効果も期待できます。
特に、マグネシウム欠乏の土壌や、カリウム過剰によるマグネシウムの吸収阻害が懸念される土壌において、苦灰石の施用は有効な対策となります。また、石灰とマグネシウムを同時に供給できるため、効率的な土壌改良が可能です。
工業用途
工業分野でも、苦灰石はそのマグネシウム含有量と耐火性から、様々な用途で利用されています。例えば、製鉄プロセスにおいては、製鋼の際に不純物を除去するためのフラックス（融剤）として、また、耐火物の原料としても使用されます。高温に耐える苦灰レンガなどは、製鉄所の炉内などに用いられます。
ガラス製造においては、アルカリ成分の溶融を助けるフラックスとして、またガラスの耐久性を高める成分としても配合されることがあります。
さらに、金属マグネシウムの製造原料としても利用されます。苦灰石を還元することで金属マグネシウムを得ることができます。
まとめ
苦灰石（ドロマイト）は、CaMg(CO₃)₂という化学組成を持つ炭酸塩鉱物であり、石灰岩（CaCO₃）とは異なる特徴を持ちます。方解石よりもわずかに硬く、希塩酸への反応性も低いという性質は、識別において重要です。その生成の多くは、石灰岩がマグネシウムに富む水によって交代作用（ドロマイト化）を受けた苦灰岩として見られます。
苦灰石および苦灰岩は、建材、セメント原料、農業用土壌改良材・肥料、製鉄・ガラス・金属マグネシウム製造における工業原料など、その用途は非常に多岐にわたります。特に、マグネシウム源としての価値と、炭酸塩としての性質が、これらの幅広い利用を可能にしています。
地球上に豊富に存在し、多様な分野で貢献する苦灰石は、私たちの社会を支える重要な鉱物資源の一つと言えます。
