石の基礎知識 石ができるまで


石の基礎知識 石ができるまで
石の基礎知識 石ができるまで

岩石の種類

石は大きく分けると3つに分かれます。
  1. 火成岩 マグマが冷えて固まったもの
  2. 堆積岩 水などの流れによって運ばれたものが固まってできたもの
  3. 変成岩 もともとあった岩石が、地下の高い温度・圧力で変質し新しい岩石となったもの
もちろん地層を形作るものは、この他に化石なども含まれます。
そして、この石たちは地球上で循環しています。
  • 火山が爆発し→マグマが冷えて固まり火成岩になり→その火成岩が川の流れにのって細かくなり→川の下流で堆積岩となる
  • 火山が爆発し→マグマが冷えて固まり火成岩になり→火成岩が地下でゆっくりと固まり→深成岩となり→更に温度や圧力で変質し→変成岩となる
地球上の石は姿や場所を変え、くるくると循環しています。
水もそうですね。

マグマってなに?

マグマ溜まり 解説
マグマ溜まり 解説
マグマとは、岩石が溶けたもの。
800~1300℃で岩石は溶けるのですが、この温度がマグマの温度となります。
地下70~200㎞という深いところで岩石が溶けてマグマができます。
液体のマグマは、周りの岩石より比重が小さいので地下数km~数十㎞まで浮力によって上昇し、マグマだまりができます。
マグマが岩の亀裂に入り込み、ゆっくり熱が奪われて冷えて固まると火成岩の一種、深成岩になります。
亀裂を伝わって地表に噴きだすと火山となり、吹き出したマグマは急激に冷えこれが火成岩の一種の火山岩(溶岩)となります。
そしてこの火成岩は更に周りの石を熱することになり、周りの石は熱によって変質し変成岩となります。
また、堆積岩の中にマグマだまりができるとホルンフェルスという硬い石になります。

岩石のできるまで

火成岩

火成岩は大きく火山岩深成岩に分けられます。

火山岩

火山岩 深成岩 ペグマタイト
火山岩 深成岩 ペグマタイト
地表や地表近くで急激に冷えたものが火山岩です。
特徴として鉱物の粒が細かく、ガラス質を含んでいます。
代表的な石
  • 玄武岩(ゲンブガン)
  • 安山岩(アンザンガン)
  • デイサイト
  • 流紋岩(リュウモンガン)
見た目の色合いは、玄武岩が一番濃い色の灰色で安山岩・デイサイト・流紋岩の順に二酸化珪素が増え白っぽい色合いになります。
※二酸化珪素とは別名石英やシリカと呼ばれます。
ちょこっと解説 玄武岩
玄武岩 兵庫県 豊岡市産
玄武岩 兵庫県 豊岡市産
輝石・かんらん石などが主成分です。
玄武岩の火山は、富士山・伊豆大島・ハワイ島のキラウエア火山等です。
粘り気が少なく流れやすいのが特徴です。
また、この玄武岩の名前は、兵庫県豊岡市の”玄武洞”が由来です。
安山岩の火山は浅間山磐梯山、デイサイトの火山は雲仙普賢岳、流紋岩の仲間は黒曜石が一番有名です。

深成岩

マグマが地下でゆっくり固まってできたものが深成岩です。
ゆっくり冷えて固まるため、個々の鉱物が大きく成長し、鉱物の粒が数mmの大きさでそろっています。
代表的な石
  • 花崗岩(カコウガン)
  • 閃緑岩(センリョクガン)
  • 斑糲岩(ハンレイガン)
花崗岩は写真のように白っぽく、ごま塩のような見た目です。
斑糲岩は黒っぽい色です。
その間の色合いが閃緑岩の色合いです。
ちょこっと解説 花崗岩
花崗岩 茨城県稲田産
花崗岩 茨城県稲田産
石英・黒雲母・長石などが主成分です。
花崗岩は、墓石・建物の外壁等によく使われます。
3方向に直交する割れ目ができる性質を持つこの花崗岩は、その性質を利用し、機械のなかった昔から切り出すことができました。
また花崗岩はそれぞれの産地で名前があります。
  • 御影石 神戸市の御影(ミカゲ)
  • 真壁石 稲田石 筑波山から北側の真壁
  • 議院石 国会議事堂の外壁 広島県倉橋

ペグマタイト

マグマは冷えて次から次へと固まっていきます。
最後のマグマが先にできた岩の割れ目に入り込んでいよいよ冷えて固まる時、マグマの中に含まれている成分の濃度はこれ以上ないくらいに濃縮されています。
濃縮され、マグマの中にいられなくなった揮発性物質(すぐに気化しやすい物質の事で、この場合は主に水)は、気体としてマグマから放出されその部分に空洞ができます。
これがペグマタイトと呼ばれるものです。

このペグマタイトは鉱物の宝箱です。
ゆっくりゆっくり冷えていく事と空洞ができることによって、大きな鉱物結晶が育つ環境としては最適で、結晶の形も綺麗なものが育ちます。
また濃縮されたマグマの成分として、絶対的存在量が少ない元素がたくさんのマグマから濃縮した形で集まり、その結果、ペグマタイト中では珍しい鉱物がみられます。

ペグマタイトで見られる代表的な鉱物
  • 石英
  • 長石
  • トパーズ
  • フローライト
  • トルマリン
  • ガーネット
また元素鉱物では放射性元素や希土類を含む燐灰ウラン石・リチア電気石等があります。

※ 補足
ペグマタイトは花崗岩質のものが最も多く、岩石や鉱物の名前の付いていないペグマタイト(特に記載がなくペグマタイトと書かれている場合)は、花崗岩質のペグマタイトを示す事が普通です。
ですがペグマタイトは花崗岩のみということではなく、閃緑岩質・斑糲岩質等、花崗岩質以外のペグマタイトも存在します。

堆積岩

川や海の流れと共に石が運ばれ、長い年月の間に積み重なり、後から運ばれてきた石は先に運ばれた石の上に堆積し、その重さでじわじわと押し固められていきます。(この働きを続成作用といいます。)
気の遠くなるような年月をかけて積み重なった石・砂・若しくは生物の遺骸からなる岩石を堆積岩といいます。
何層にも重なり地層を形成しその層ごとに調べていくと、その時代のことが解ります。
化石などが多く含まれているのが堆積岩の特徴です。
また運搬されて積み重なっていくので、運搬途中で形が揃うため粒が揃っています。
堆積岩には以下の種類があります。

砕屑岩(サイセツガン)

風化・侵食され押し固められて堆積したものです。
礫岩(レキガン)・砂岩(サガン)・泥岩(デイガン)に大きく分類され、中に存在する粒の大きさが違います。
  • 礫岩 2mm↑礫(レキ) 
    粒の直径が2ミリ↑の岩石等が壊れてできた粒子で、礫岩とは礫でできた岩です。
  • 砂岩 0.06~2mm 
    砂が押し固められてできた岩です。
  • 泥岩 0.06mm↓
    泥や粘土が押し固められてできた岩です。

ちょこっとcolumn 泥と砂と石ころってどう違うの?

石ころと砂と泥の違い
石ころと砂と泥の違い
表を見てください。
礫とは2ミリ以上のもの、砂は2ミリ以下0.063ミリまでを示し、それ以下のものが泥です。
Φ(ファイ)という記号がみられますが、ミリ以下の数字の表現がたくさんあり簡便化するためにこのΦ(ファイスケール)というものがあります。
例えば、2Φ=0.25(1/4)ミリとなります。

普段当たり前にある石ころや砂や泥。
実はこんなにこんなに細かく分かれています。
表中のシルトについてですが、泥の中で粘土より粒が粗いものを示します。
この二つの差ですが、両手をあわせて細長くよったとき、切れるものがシルト・切れないものが粘土だそうです。

火山砕屑岩(火砕岩)

火山で噴出した物が固まって堆積したものです。
火山灰が降り積もってできた凝灰岩(タフ・tuff)があります。

生物岩

生物の遺骸や殻などが堆積して押し固められたものです。
石炭(植物)・石油・サンゴ礁・チョーク等

化学岩

海水、河水、湖水、温泉水などに溶けている物質が沈殿し固まったものです。
岩塩・石膏(蒸発岩といわれます。)等。

ちょこっとColumn 岩塩は食べられる地層だ!

岩塩ができるまで
岩塩ができるまで
なくては困るお塩。

手に入れるためには、
  • 岩塩を採掘する
  • 塩田で天日に干して塩をとる
  • 海水を煮詰めて塩をとる
  • 塩湖
が考えられます。
ここでは、岩塩についてお話しします。
表を見てください。
もともと海があった場所が地殻変動等で海と切断されて取り残され、その部分の海水が蒸発し、塩の層ができます。
その層が地下で圧力を受けて岩塩の鉱脈ができます。
岩塩が作られるまで数千万年~数億年と言われています。
その昔、海から遠くの場所に住む人にとって、塩を手に入れることは大変なことでした。
ですのでこの岩塩はとても貴重でした。
日本には岩塩の鉱床はありません。
一番有名なのはポーランドのヴィエリチカ岩塩坑です。

運ばれる石ころ

扇状地 自然堤防 三日月湖 三角州
扇状地 自然堤防 三日月湖 三角州
山から流れてくる水が、麓の平らな土地に到着すると扇状地を作ります。
これは、傾斜が緩くなり川の運搬する力が急に弱くなるため、扇の形に堆積物がとどまる為に起こる現象です。
そして川は海に向かって蛇行しながらどんどん流れていきます。
下流に来ると川が運んできた砂や石ころを両脇に積もらせ、自然堤防と言われる少しだけ高くなった土手のような景観を作り出します。
また、過去の蛇行の後を残す三日月湖などがみられます。
そしていよいよ海にたどり着き、三角州を形成します。
小さい砂粒や泥が三角形に堆積します。
岩盤は風化・山崩れ等で小さくなり、下流へと向かって運ばれていきます。
その間、大きく角張った石は運ばれる間に色々なところにぶつかり、小さく丸い形になっていきます。
海に着く頃には、小さな砂粒となり海底へ運ばれます。
海底へ運ばれた砂は長い時間の中で海底の地殻変動等によりまた移動し、いつしか陸に移動し、山に帰ります。
地球上を形を変えて移動していきます。

山で起こる堆積物の移動

◆山崩れ
◆モレーン(堆石・氷堆石)
氷河が谷を下って流れていくと、大きな氷の塊が地面を削りながら進みます。
すると、流れる氷河の周りにはその土砂をためて進んでいきます。
氷河が溶けてなくなってしまっても、その土砂がたまった部分は残り、その地形をモレーンといいます。

川で起こる堆積物の移動

川の流れに押されるように、コロコロ転がったり滑ったりぶつかったりして割れて小さくなるものも…
その過程で大きさも小さくなり、角のゴツゴツも取れて丸い形になっていきます。
◆リップル(漣痕・レンコン)
川の底をのぞいてみると、砂がたまった場所に独特の模様があるのを見たことがありますか?
若しくは海で、波打ち際の砂に綺麗に波のような模様があるのを見たことがあるかと思います。
それがリップルと呼ばれるもので、風や水が通りすぎると堆積物の表面にできる波状の模様です。
  • カレントリップル 川の場合一定方向からの流れになるので、カレントリップルという模様になります。
  • ウェーブリップル 海の場合、波で水が行ったり来たりするのでウェーブリップルという模様になります。
海や川に行ったとき、探してみましょう。
※リップルは岩石にも刻まれます。(リップルマーク)波の化石です。
◆インブリケーション(覆瓦状構造・フクガジョウコウゾウ)
河原の石ころを遠くから見てみると、皆同じ向きに並んでいることがあります。
ひとつの石が流れる方向に流されて、とある場所で止まります。
その石に後からきた石が重なって止まります。
その時、流れの抵抗を一番受けない形で止まるので、一定方向から流れている川の場合、同じ向きに石が並びます。
その向きを見れば、水が流れる方向が分かります。

海・湖で起こる堆積物の移動

◆級化
水の中に入った粒は、大きい粒が先に沈み小さい粒が後に沈みます。
一つの地層の中で下から上に向かって小さな粒へと堆積していくことを級化といいます。
◆タービダイト
洪水・地震が起きると混濁流といわれる流れが生じ、底にある堆積物を巻き上げながら流れ、堆積したものをタービダイトといいます。
これは砂岩と泥岩が互層となっています。
◆チャート
放散虫等、生物の死骸や殻が堆積したものをチャートといいます。
(無生物起源のチャート説も存在します。)
火打石に使われ、ハンマーで叩くと火花が散ります。
石英から成り、ピカピカしています。
1センチメートル積もるのに千年~数千年かかると言われています。

風で起こる堆積物の移動

◆レス -縁の下の力持ち 黄砂-
黄砂(コウサ)という言葉を聞いたことがあると思います。
洗濯物・車等、皆汚れてしまって嫌われものですが春に風に乗ってやってきます。
黄砂等、陸上の物質が風で運ばれたものが堆積した場所は世界各地に分布していてレスと呼んでいます。
このレスがある場所はどこも穀倉地で、肥沃な土地を作り出しています。
また、海にも降り積もりますが、大切なミネラル源となっていて多大な貢献をしています。
人間には嫌われていますが影でしっかり地球を支えています。

ちょこっとcolumn 鍾乳洞って? 

鍾乳洞ができるまで
鍾乳洞ができるまで

鍾乳洞は石灰岩(方解石)で出来ています。
石灰岩は堆積岩の一種で、先に書いた分類で分けると生物岩と化学岩、両方に属します。
サンゴの遺骸・炭酸カルシウム(石灰岩はこの炭酸カルシウムを50%↑含む岩)の体を持つフズリナや貝類等が堆積して固くなり石灰岩となる場合と、温泉に溶けている石灰が沈殿して石灰岩を形成する等の場合とがあります。
雨が降り、水は土を通りぬけ二酸化炭素を含みます。
その水が石灰岩に到達すると、石灰岩を溶かしていきます。
その溶けてできた割れ目から次々と水の流れができて、地下に流れこみ石灰岩を溶かしていきます。
その穴が鍾乳洞です。そして、この鍾乳洞の陸上を見てみると、川がなく、なだらかな地形をしています。
そして水が流れこむ穴があちこちにあいています。
このような地形をカルスト地形と呼びます。
この土地は保水性が悪く、草原のような景観となります。
このカルスト地形で有名なのは、山口県秋吉台・福岡県平尾台等があります。

炭酸カルシウムは溶けるだけではなく、再結晶し”鍾乳石”や”石筍(セキジュン)”といった独特の外観を持つ石灰岩を形成していきます。
そしていつしか鍾乳石と石筍はくっついてしまいます。
それを石柱といいます。
鍾乳洞独特のあの形はこうして作られます。
鍾乳石 石筍 石柱
鍾乳石 石筍 石柱

石柱ができるまで
  • 鍾乳石 地表から染み込んだ水がぽたぽた落ちて行く過程で、天井面から方解石がつらら状にできたもの。
  • 石筍 鍾乳石から滴り落ちる雫によって、床面から方解石がうず高くなったもの。
-鍾乳洞の種類-
  • 海食洞(カイショクドウ) 
    波にたたきつけられて割れ目ができ、えぐられ、穴になったもの。
  • 氷河洞(ヒョウガドウ) 
    氷河の下の部分の氷が溶けたもの。
  • 溶岩トンネル 
    熱い溶岩が通った後の穴。

変成岩

変成岩とは、地中にある火成岩や堆積岩(つまり元々あった岩石)が、熱や圧力・化学作用によって変化したものです。(これを変性作用と呼びます。)
変成岩はもともとあった岩石の成分やその変性の状態によって様々なものに変成します。
大きく分けると、接触変成岩広域変成岩の二つに分かれます。

接触変成岩

マグマの熱で変成作用が起こり変化したものです。
接触変成岩
接触変成岩
割れ目に入り込んだマグマの熱によって、砂岩やチャートは珪岩に、石灰岩は大理石に、泥岩・砂岩はホルンフェルスに変わります。
マグマから少し離れた(熱源から少し離れた場所)泥岩や砂岩は、点紋状の岩石になるものもあります。
大理石は建物に使うツルツルピカピカのあの石。
石灰岩が熱の作用で変性し、再結晶して硬くなったものです。
またホルンフェルスもカチカチに硬い石です。
ホルンはドイツ語で”角”という意味で、割ると角のように割れることからこの名前がついたそうです。

広域変成岩

山を造り出すような大きな運動は、高温と高圧をもたらして活動します。
高温・高圧下で岩石が広い範囲で変性し、その地域を広域変成帯、変性した岩石を広域変成岩といいます。
広域変成岩は大きく分けて高温型変性と高圧型変性とに分かれます。
  • 高温型変性(高温低圧型)温度が高く圧(深さ)が低い(浅い)変性
    片麻岩が代表的で、海溝から少し内陸に入ったところで、海溝に平行に変成帯ができます。
  • 高圧型変性(低温高圧型)温度が低く圧(深さ)が高い(深い)変性
    結晶片岩が代表的で、海溝からすぐの場所に海溝と平行に変成帯ができます。
    海の中のプレートは冷たく冷えている状態で陸のプレートとぶつかるため、温度が低く圧が高い状態が生じます。
高温型変性と高圧型変性
高温型変性と高圧型変性
圧力は同じ方向にかかるため、同じ方向に割れやすい構造をもちます。
この割れる面を片理(へんり)と呼びます。
また、この結晶片岩は大きく分けて3つに分類されます。
  • 紅簾片岩(こうれんへんがん)
    紅簾石を含み、桃色
  • 藍閃片岩(らんせんへんがん)
    藍閃石を多く含む青色
  • 緑色片岩(りょくしょくへんがん)
    緑泥石(りょくでいせき)緑簾石(りょくれんせき)緑閃石(りょくせんせき)などを含む緑色
あなたの住んでいる場所はどんな石ころがあるのでしょう?
参考資料 日本の広域変成帯
参考資料 日本の広域変成帯

スカルン(接触交代鉱床)

スカルン
スカルン
もともとあった石灰岩などの炭酸塩岩にマグマが入り込んだ周りにできる変成岩です。
これも鉱物の宝箱でスカルンと呼ばれ、もともとあった岩石とは全く違う岩石(珪灰石からなる)が形成されます。
これは、マグマから珪酸・鉄・アルミニウム等が石灰岩(この場合大理石)に移動し、石灰岩中にあるカルシウム等と反応し形成されると言われています。
その移動方法は、直接浸潤していき移動していくパターンと、マグマで温度が高くなった地下水→熱水を介して移動していくパターンがあり、熱水の場合は広範囲に及ぶ(スカルン鉱床)こともあります。
熱水がもともとあった岩と接触すると化学変化が起こり、その成分が熱水に取り込まれ、熱水の温度が何かの原因で下がったりすると、成分が結晶化されスカルンが形成されると考えられています。
スカルンでよくみられる鉱物には、エピドート・ガーネット・輝石・珪灰石等等があります。

その他

熱水鉱脈

熱水とは、読んで字のごとく熱い水。
地熱で温度が高い水や、マグマから分離した水が冷えないままのもの、プレートが地下に沈み込んだ際に生じた水が上がってきたものなどがあります。
熱水が割れ目や層と層との隙間に入りこみ、沈殿もしくは交代作用でできる鉱脈、これを熱水鉱脈と呼びます。
交代作用とは、もともとあった物質が化学反応によって別の異なった化学組成の鉱物で置換される過程をいいます。
熱水は、有用な金属成分(金・銀・鉛・水銀等)を含むことが多く、その場合は熱水鉱床とも呼ばれます。

酸化帯

酸化帯とは、水や空気で風化作用や酸化作用を受けた部分をいいます。
  • 一次鉱物
    マグマや熱水から最初にできた鉱物のことをこう呼びます。
    初生鉱物とも言います。
  • 二次鉱物
    もともとあった鉱物が、水や空気と反応して別の種類になったものをこう呼びます。
酸化帯で見られる鉱物は、マラカイトやアズライトが有名です。

このブログの人気の投稿

石の基礎知識 ノジュールとコンクリーション

石の基礎知識 結晶