ガラスの話（１）天然のガラス

　今回は、ガラスの話。これから時々ガラスに関する話題を取り上げて行こうと思っている。軽井沢から話がそれるように見えるかもしれないが、実は「軽井沢」という地名の由来を見ると次のように言われている。

　「・・・諸説によれば、“凍り冷わ（こおりさわ）”から転じたというものや、“軽石沢”から来たというもの、また水が枯れた“かれ沢”から来たというものもある。

　・・・「軽井沢」という地名は、軽石や火山灰土など火山堆積物に由来する地形につけられた地名だといわれている。長野県内でも上田市に入軽井沢、また長野市更信地区に軽井沢という集落がある。

　また、山形県や、熱海や横浜にも軽井沢という地名があるが、いずれも火山堆積物の侵食地形に付けられた地名という点で共通している。」（軽井沢観光案内から引用）

　実際、我が家の庭を掘ってみると１～２センチほどの、白っぽい軽石がたくさん出てくるのが見られる。この軽石はガラスでできていることをご存知だろうか。


軽石の写真（ウィキペディア「軽石」2016年3月16日より）

　ちょっと無理な関連付けになったが、そういうわけでガラスの話。

　今回は、その最初の話題としてこの軽石など地球上に存在する天然のガラスから。

　ガラスは構造的には非晶質固体、地球上に存在する多くの岩石や鉱物、宝石などは特有の結晶構造を持っているが、ガラスはこのような結晶形態を持たない物質として分類される。

　この非晶質構造は液体から固体に移行する過程で生じた準安定状態といわれる状態であって、最終的にはより安定な結晶状態になるべきものとされているが、その生成過程で何らかの理由により、ほとんどは急冷されることにより、この状態にとどまっている。

　自然に存在しているガラスは、そのほとんどが火山活動に関係している。

　溶岩が噴火によって空中に吹き上げられ、急速に冷却されて生じるものがそのひとつで、火山灰や軽石として身近な存在である。火山灰と軽石は同じ物質であって、サイズが2mm以下のものが火山灰とされている。

　軽石の内部には結晶質のものが含まれることもあるが、それらは噴出する溶岩中にすでに結晶として存在していたものと考えられている。

　火山灰で有名なものには、南九州地方に見られるシラス（白砂、白洲）がある。これは火山灰が堆積してできたもので、外観が白色のさらさらした状態である。

　その組成は：
二酸化ケイ素・・・・・６５～７３％
酸化アルミニウム・・・１２～１８％
酸化ナトリウム・・・・約４％
酸化カリウム・・・・・約４％
酸化鉄・・・・・・・・約１．５％
酸化カルシウム・・・・約１％
などを含んでいる。

　そのほか、火山活動で噴出した溶岩が海中など特殊な環境下で急速に冷却されて形成されるガラスに黒曜石がある。


三内丸山遺跡の「縄文時遊館」で展示されていた北海道白滝産の黒曜石塊（2015.11.9 撮影）

　黒曜石の組成は：
二酸化ケイ素・・・・・７０～８０％
酸化アルミニウム・・・１０％強
酸化カリウム・・・・・約５％
酸化ナトリウム・・・・約４％
酸化鉄・・・・・・・・約２％
酸化カルシウム・・・・約０．６％
などを含む。

　シラス（白砂）と黒曜石の組成を比較するとほとんど同じ成分比率であることがわかるが、その外観は白と黒、名前どおりであって、色では両極に位置していることは興味深い。

　ちなみに、黒曜石には噴出時に脱出できなかった水分が１～２％取り残されていて、1000度C近くに加熱するとこの水分が発泡して、黒曜石は白色のパーライトに変化するとされている。

　この黒曜石は石器として用いられ、古代の人々にとりとても貴重なもので、産地からはるか遠方にまで運ばれた事が発掘調査で判っている。

　以前、このブログで黒曜石を取り上げたときにも触れたが、黒曜石を求めて、人類が初めて日本の本州と神津島との間を往復航海したということが明らかにされた。

　ところで、火山活動以外に地球上でガラスが生成するメカニズムはほかにどのようなものがあるだろうか。

　チェコ共和国からドイツにまたがるボヘミア地方で見つかる不思議な石は、その地方を流れる川、モルダヴ川にちなんでモルダヴァイトと呼ばれているが、この石はガラス質である。

　モルダヴァイトはドイツ語であり、チェコ語ではヴルタヴィーン（ヴルタヴァ石）と呼ばれている。

　この石のことを、チェコ・プラハ生まれの女性ジャーナリストで、東京在住経験を持つ、ヴラスタ・チハーコヴァー女史は次のように述べていて、チェコ人がこの石のことをとても愛し、誇りに思っている様子が感じられる。

　「・・・そして何よりもボヘミアには、ボヘミアの山と激しい川の流れが生んだ、ボヘミアでしかとれないという天然石に近いクリスタルがある。このクリスタルの構造は今でも謎であり、いまだに宇宙から飛んできた隕石の破片だと思いこんでいる人もいる。一般にヴルタヴァ石と呼ばれているこの自然ガラスは、現在でも採取されている。この独特のクリスタルは、自然のたわむれが生みだしたと考える以外にないだろう。

　ともあれ、このみず色や緑色のガラス石は、ボヘミアの初期のガラス製造にガラスの見本として大きな力をもたらした。主に窓のステンド･グラスに使われた緑色のガラスは、”森のガラス”と呼ばれていた。・・・」（「プラハ幻景」1999年 新宿書房刊より）

　このモルダヴァイト、現在ではその生成メカニズムが調べられていて、1500万年ほど前にヨーロッパのこの地方に落下した隕石の衝撃で蒸発した地球表面の岩石が空中で凝集固化して落下したものと考えられるようになっている。その隕石孔はリース・クレータとして知られている。

　モルダヴァイトの組成は：
二酸化ケイ素・・・・・７５～８１％
酸化アルミニウム・・・約１０％
酸化鉄・・・・・・・・約２．５％
酸化ナトリウム・・・・約２．４％
酸化カルシウム・・・・約２％
酸化マグネシウム・・・約１％
などを含むとされていて、軽石、黒曜石に比べると二酸化珪素と酸化鉄がやや多い傾向にある。


鉱物標本として売られていたモルダヴァイト（2017.11.20 撮影）


モルダヴァイトの産地（黄）と隕石の落下地点（赤）との関係（出典URL：www.s-renaissance.com）　

　約３万年前の女神ヴィーナスの彫刻とともに、モルダヴァイトで出来た壺の破片がオーストリアのウィレンドルフとクレムス近郊の旧石器時代の発掘調査でで発見・証明され、チェコの鉱物学者ヴラディミール・ボウシカ氏は「旧石器時代のクロマニョン人はすでに石器や護符としてこの石を使っていた」と推測している。

　伝統的にガラス工業が発達していたボヘミア地域の宝石細工職人たちは、モルダヴァイトを使って指輪、イアリング、ペンダントといった工芸品を作った。

　今では世界的にも有名になったボヘミアのガラス製品の製作技術は、ヴラスタ・チハーコヴァー女史が書いているように、モルダヴァイト＝ヴルタヴィーンと共にこの地で発展してきたのではないだろうか。


ボヘミアガラスの代表的な製品であるカットガラス器

　このモルダヴァイトと同様のメカニズムで生成したと思われる別のガラスがアフリカのリビアでも見つかっていて、リビアングラスと呼ばれている。隕石孔はサハラ砂漠のケビラ・クレーターとの説があるが、隕石の空中爆発説も提出されているなど、その成因はいまだ不明確である。　

　リビアングラスの組成は、二酸化珪素成分がこれまで紹介したガラスに比べると際立って多く、９８％程度という報告がある。


リビアングラス（ウィキペディア「リビアングラス」2017年9月21日より）

　リビアングラスは宝石として、スカラベの形に加工されて、ツタンカーメンのミイラを飾った。


ツタンカーメンの胸飾りに取り付けられたリビアングラス製のスカラベ（ウィキペディア「リビアングラス」2017年9月21日より）

　人類が最初に手にして利用したガラスは、黒曜石、モルダヴァイト＝ヴルタヴィーンそしてリビアンガラスなどの天然のガラスということになる。

　これらを手本として、そして偶然も作用して人類はガラスという人工の新たな材料を手にすることになる。石器や護符、装飾品として使われ始めたこのガラス、その後の展開をみるとこのガラス無しには現代の文明は無かったともいえるのではないか。