主な標本と見学コース

7.岩石の性質と産状
(410号室)

固体地球を作る物質:岩石の性質と産状

固体地球の大部分は、酸素と珪素の結合を基本構造とした珪酸塩鉱物とその集合体である岩石でできています。宇宙空間どこへ行っても、珪素と酸素がある限り、地球と条件が似ていれば、同じ珪酸塩鉱物と岩石があるはずです。一般に岩石ができるのには何万年という地質学的な時間がかかり、地殻深部の現象を直接見ることはできませんが、火山岩のようにその場観察できる岩石や、野外観察や実験データの蓄積により、各岩石のでき方と形成条件が分かってきました。ここでは実物標本をもとに、主な岩石の性質や産状について解説します。→鉱物・岩石基礎知識

410号室東側の窓際のガラスケースを見て下さい。指標鉱物は窓側のガラスケースにあります。変成岩の標本と見比べて下さい。

岩石はそのでき方ー成因により、以下のように区分されます。

岩石の分類基準:ヨコのカギとタテのカギ

ヨコのカギ:構成鉱物の種類と量比・化学組成:岩石は構成鉱物の種類と量比によって性質が異なり、構成鉱物の種類と量比は岩石全体の化学組成によって決まります。主要な造岩鉱物には、色の濃い有色鉱物(Mg・Feを含む苦鉄質鉱物)と白色の無色鉱物(珪長質鉱物)があり、有色鉱物の量を色指数といいます。また岩石は珪酸塩鉱物でできているので、珪酸分の量(SiO2wt%)を化学組成の指標とします。色指数とSiO2量による区分はおおむね一致しますが、一致しない場合もあります。

タテのカギ:組織と構造:構成鉱物の形や集合の仕方・配列などの幾何学的な性質を組織または構造といい、岩石のでき方や形成条件を表す指標となります。例えば、火山岩はマグマが急冷してできるので細粒で、マグマ中で自由成長した自形の鉱物を含みます。深成岩では大きな結晶に成長し、鉱物相互に入り組み合った組織を示します。岩石はこのヨコとタテのカギを組み合わせて分類します。

ヨコのカギの仕切り値は教科書により若干違うので、ここでは「基礎地球科学、朝倉書店」を用います。これらは人為的な区分であり、実際の岩石には中間的なものがあり、枠組み通りに出るわけではありません。

1.火成岩

陸の王者花崗岩、海の女王玄武岩!火成岩のうちで全地球的に最も広く分布するのは花崗岩と玄武岩です。花崗岩は大陸地殻、玄武岩は海洋地殻を構成します。

1-1 火山岩

玄武岩 Basalt:主に斜長石と輝石・かんらん石を含む苦鉄質の火山岩です。地球史初期から現世まで、最も大量に噴出しました。月でもそうですから最も本源的な岩石であることを暗示します。比較的粘性が小さく、大きく広がった溶岩台地や溶岩平頂丘、ハワイのような楯状火山を形成します

玄武岩はしばしば六角形の柱状節理を形成します。山口県萩市龍鱗郷。玄武洞もその典型の1つです。
玄武岩:兵庫県城崎市玄武洞、標本番号E042。1929年山口大学初代学長の松山基範先生は、玄武洞の玄武岩などが逆帯磁していることを発見されました。

安山岩 Andesite:主に斜長石・角閃石・輝石を含む中間質の火山岩です。日本列島など造山帯に多く、Andesiteの名はアンデス山脈に由来します。マグマの珪酸分が多くなるにつれて粘性が大きくなり、爆発的な噴火をし、成層火山やずんぐりした形の溶岩円頂丘を形成します。

桜島:激しい噴火(ブルカノ式)をくりかえす成層火山、山体は主に安山岩質の溶岩と火砕岩でできている。

角閃石安山岩:角閃石を含む安山岩、四角い(自形)白色鉱物は斜長石、岐阜県上宝村、標本番号D038

流紋岩 Rhyolite:主に石英・斜長石・カリ長石をふくむ珪長質の火山岩です。デイサイト(石英安山岩)や流紋岩など珪酸分の多いマグマは、粘性が大きく、溶岩円頂丘や溶岩岩尖を形成します。また高温の火山ガスや火山灰が高速でかけくだる火砕流をともなう爆発的な噴火を行い、カルデラを形成することがあります。白亜紀~新第三紀には、流紋岩の噴出とカルデラ、地下で花崗岩の形成を伴う火山深成活動が知られています。

昭和新山:1944年から45年にかけてできた溶岩ドーム(溶岩円頂丘)。流紋岩質~デイサイト質の岩石による。1966年頃の様子。

流紋岩:マグマの流動を示す流理構造が発達する。山口県阿武町、標本番号Y146

火砕岩(火山砕屑岩):凝灰岩 Tuff・火山礫凝灰岩 Lapilli tuff・火山角礫岩(凝灰角礫岩)Tuff Breccia:火山噴出物の中で、主に細かな火山灰の集積した岩石を凝灰岩、火山灰と火山岩片の集積した岩石を火山礫凝灰岩、大きな(64㎜以上)火山岩片の集積した岩石を火山角礫岩(凝灰角礫岩)といいます。礫には火山体以外の外来岩片が混じることもあります。デイサイトや流紋岩など珪酸分の多いマグマは、火砕流をともなう爆発的な噴火を行い、カルデラを形成することがあり、火砕流堆積物は火砕岩から構成されます。これらは堆積岩と見ることもできますが、火山岩と密接な関係があるのでここで紹介します。

溶結凝灰岩:火山灰が多量に積もると自重圧と高温のため一部が溶け出して偏平になったガラス質物質を含む岩石になります。第四紀でもAso-4など大規模な火砕流堆積物に認められます。山口県須佐町、阿武層群、標本番号Y080
火山礫凝灰岩:火山岩と同源の岩片以外の異質岩片(外来岩片)が含まれます。山口市長門峡付近、標本番号Y1112
雲仙普賢岳の溶岩ドーム、1991年6月3日発生した火砕流により死者行方不明者43名の犠牲が出ました。頂上部の溶岩岩尖は崩壊が進行しています。
凝灰角礫岩:礫の直径は50㎝を超える。集塊岩ということもあります。北海道積丹半島

1-2 半深成岩

花崗斑岩 Granite porphyry:四角い大きな自形の斑晶と細かな地の部分(石基)が、明瞭な斑状組織を示す岩石です。花崗岩と同様、主に石英・カリ長石・斜長石と黒雲母を含みます。石基には火山岩のようにガラス質物質はなく、完晶質(すべて結晶)です。石英斑岩もほとんど同質ですが、石英斑晶の多いものをいいます。

大崩山カルデラを取り巻く環状岩脈:左は矢筈岳、右は比叡山。大崩山カルデラは新第三紀にできた花崗岩を中心とした火山深成岩体で、周囲を大規模な花崗斑岩の岩脈に囲まれます。

花崗斑岩:ややピンクの斑晶はカリ長石、白色は斜長石、半透明の斑晶は石英、黒いのは黒雲母。岐阜県上宝村、笠ヶ岳カルデラの周囲を取り巻く環状岩脈を構成する。標本番号D039

玢岩(ひん岩)Porphyrite:安山岩とほぼ同質で、斑状組織が明瞭な完晶質の中間質岩を玢岩といいます。白い斑晶は斜長石、黒いのは角閃石。

玢岩(ひん岩):岐阜県上宝村、標本番号D043

ドレライト Dolerite/輝緑岩 Diabase:玄武岩とほぼ同質の完晶質の岩石で、岩脈状をなす苦鉄質の岩石です。ドレライトは粗粒玄武岩と訳します。米英独それぞれに用法が異なるので混乱があります。花崗岩や変成岩中に岩脈状に出るものを輝緑岩ということが多い。

輝緑岩:閃緑岩質片麻岩に貫入するやや変成した輝緑岩の岩脈。岐阜県神岡町高原川
輝緑岩:鳳翩山花崗岩体中の岩脈。山口市中尾、標本番号Y127

1-3 深成岩

花崗岩 Granite:主に石英・カリ長石・斜長石・黒雲母からなる珪長質の深成岩です。石英・カリ長石・斜長石がほぼ等量~カリ長石が多いものが本来の花崗岩です。比較的斜長石と有色鉱物の多いものを花崗閃緑岩~トーナル岩、斜長石・石英が多く珪長質であるがカリ長石に乏しいものをトロニエム岩といい、全部まとめて花崗質岩Granitoidといいます。また閃長岩はカリ長石に富み、アルカリ分の多い花崗質岩です。

黒髪島花崗岩:採石場の新鮮な大きな岩盤で見ると均質な花崗岩にもマグマの流動を示す様々な模様が見えます。周南市黒髪島。
花崗岩:ピンク色はカリ長石、白いのは斜長石、やや灰色は石英、黒いのは黒雲母、研磨標本。山口県宇部市、標本番号Y267

閃緑岩 Dioriteと花崗閃緑岩 Granodiorite:主に斜長石と角閃石からなる中間質の深成岩を閃緑岩といいます。石英・カリ長石・黒雲母を含むこともあり、石英・カリ長石が多くなった岩石(ただし斜長石>カリ長石)を花崗閃緑岩といい、花崗岩と閃緑岩の中間的性質を示します。

花崗閃緑岩:鳳翩山花崗閃緑岩の露頭。山口市中尾。
閃緑岩質の包有岩を含む花崗閃緑岩:四角い自形の黒色鉱物は角閃石、不定形に見える黒色鉱物は黒雲母。白色鉱物は主に斜長石。岐阜県上宝村、標本番号D430

斑れい岩 Gabbro:主に斜長石と輝石からなる苦鉄質の深成岩です。かんらん石を含むこともあります。角閃石の多いものを角閃石斑れい岩といいます。玄武岩質マグマが地下で固結すると、層状構造の発達した斑れい岩体(層状分化岩体)を形成することがあり、マグマ中での結晶作用の様子が研究されています。その中には磁鉄鉱やクロム鉄鉱が集積することがあります。南アフリカのブッシュフェルト岩体は、直径400㎞もある巨大な岩体で、世界最大のクロム・白金の鉱床を含みます。

斑れい岩の層状構造:攀枝花鉱山は中国四川省渡口にある層状斑れい岩体中のチタン磁鉄鉱を採掘する鉱山です。画面右上から左下に傾く層状構造が見えます。
高山斑れい岩:山口県須佐の高山付近に分布し、約1500万年前に新第三紀の須佐層群中に入ってきて固結した岩体です。閃緑岩質の部分もあります。山口県萩市須佐、標本番号Y147

かんらん岩 Peridotite:主にかんらん石からなる超苦鉄質(超塩基性)の深成岩です。輝石や斜長石を含むこともあります。ほとんどかんらん石のみからなる岩石をダンかんらん岩Duniteといいます。普通の岩石は珪酸分が50%以上ありますが、45%以下の岩石を超塩基性岩といいます。日高帯の幌尻岳・幌満、三波川帯の東赤石山などのかんらん岩体が知られています。上部マントルはかんらん岩のような岩石でできていると考えられます。

北海道幌尻オフィオライトの層状かんらん岩:オフィオライトというのは、深海底の堆積岩・玄武岩溶岩・層状斑れい岩・かんらん岩などから構成された地質体で、海洋地殻の構造を示すと考えられています。日高帯幌尻岳にはそれらの一部が露出します。
ダンかんらん岩:北海道様似町幌満川、標本番号A087

コマチアイト Komatiite:主にかんらん石からなる超苦鉄質(超塩基性)の火山岩です。先カンブリア時代、特に始生代のグリーンストン帯に見られる岩石で、日本には出ません。急冷した時にできる細長いかんらん石を含み、オーストラリアの乾燥地帯に生えるspinifexという植物に似た外見をもつものをspinifexed Komatiiteといいます。地球史初期に、まだ地球が十分冷えない時期に、原始マントルが溶けたマグマが噴出したものであろうと考えられます

スピニフェックスコマチアイトの風化面:西オーストラリアKalgoorlie

スピニフェックスコマチアイト:西オーストラリアPolaris South鉱山、標本番号AY370
乾燥地に生えるSpinifex

2.堆積岩

砕屑岩:泥岩・砂岩・礫岩:風化作用で生じた泥や砂・礫などの砕屑粒子が流水や風により沈積し、長時間かかって自重圧と珪酸や炭酸カルシウムなどのセメント物質によって砂泥などの粒子が固結し岩石化した岩石。

2-1 砕屑岩

礫岩:アルコース質(石英・長石に富む)砂岩に正珪岩の白い円礫を含む。ジュラ紀の手取層群。岐阜県上宝村、標本番号D736
正珪岩の礫:手取層群の礫岩中の礫。岐阜県上宝村、標本番号D735
泥岩・砂岩互層:白亜紀前期の関門層群下関亜層群塩浜層の赤色頁岩と砂岩の互層。下関市吉見、標本番号Y0113

2-2 生物的・化学的堆積岩

珊瑚礁石灰岩のように明らかに生物的な堆積岩と岩塩や石膏のように主に化学的な作用でできた堆積岩がありますが、生物の作用と化学的作用とは密接な関係にあることが多いので、生物的・化学的堆積岩とします。

石灰岩:中央部の化石はうみゆり(棘皮動物の仲間)。山口県秋吉台、標本番号FS166
縞状チャート:灰白色のチャートと黒い泥岩の薄層。顕生代のチャートは放散虫など珪質の骨格を持った微生物の集積と考えられていますが、始生代のチャートなど熱水から珪酸分が沈澱してできたものもあります。山口県美川町、玖珂層群、標本番号Y0109→山口県の地質

3.変成岩

3-1 広域変成岩

広域変成岩の見かけの特徴は、片理といって構成鉱物が一定方向にならんで平たい面状の構造が見られることです。特定の鉱物が集まって縞模様(縞状構造)を示すこともあります。面状の構造や縞模様は、火山岩や堆積岩にも見られますが、火山岩の鉱物は四角い自形をしており、堆積岩では堆積粒子(鉱物と岩片の場合がある)の間を極めて微細なセメント物質が埋めています。いっぽう変成岩は、おおむね同程度の大きさの不定形の鉱物どうしが互いに入り組みあい密着した組織(グラノブラスティック組織という)を示します。

結晶片岩の片理と線構造:ペンを置いた面が片理面、片理面の上に見える線状の構造が線構造。岩国市錦町出合付近の周防変成岩。

広域変成岩:千枚岩 Phyllite・結晶片岩(片岩)Crystalline schist・片麻岩 Gneiss: 広域変成岩は見かけの結晶度(鉱物粒子の大きさ)により、千枚岩(紙を重ねたような片理を持つが肉眼では結晶粒子はほとんど見えない)、片岩(片理が明瞭で肉眼で結晶が分かる)、片麻岩(鉱物の大きさは花崗岩と同程度、片理はやや不明瞭で縞状構造が見えることが多い)に区分されます。なおこれらは変成相に基づく区分ではありません。→鉱物岩石基礎知識

黒色千枚岩:ネパールヒマラヤ、ミッドランド帯の泥質岩.標本番号80H309
泥質片岩:ネパールヒマラヤ主中央衝上断層帯のざくろ石雲母片岩、標本番号80H374
ざくろ石黒雲母片麻岩:飛騨帯の泥質片麻岩、赤褐色のざくろ石と縞状構造が明瞭。岐阜県河合村、標本番号D587

広域変成岩の種類と形成条件:変成岩のできる条件-変成作用のタイプは、温度や圧力の変化に対応してできる鉱物の種類と組合せおよび岩石全体の化学組成との関係から調べることができます。変成岩(変成作用)には、高圧(低温)型・中圧型・低圧(高温)型の3系統があります。そうした変成条件を示す鉱物を指標鉱物といいます。

高圧(低温)型変成岩:比較的低温で圧力の高い条件でできた変成岩。海溝付近の沈み込み帯の深部でできると考えられています。低変成度の地域ではぶどう石やパンペリー石、高変成度の地域ではローソン石や藍閃石を含みます。藍閃石が多いと岩石が青みがかるので藍閃石片岩相あるいは青色片岩相とよばれます。

パンペリー石-緑泥石片岩:神居古潭帯。旭川市上江丹別、標本番号A101
ローソン石-藍閃石片岩:暗青色部は藍閃石、緑色部は緑簾石とローソン石。神居古潭帯。北海道幌加内町、標本番号A118
青色片岩:藍閃石-ローソン石片岩、黒瀬川帯。熊本県八代市、標本番号H193

高圧条件を示す鉱物

ヒスイ輝石(緑色):ヒスイ輝石は高圧型変成作用を特徴づける鉱物です。曹長石とともに出る場合と石英と出る場合があり、ヒスイ輝石-石英の組合せはとりわけ高圧条件を示します。 新潟県糸魚川市、標本番号9562D

ダイアモンド:超高圧条件を示す地球上で最も硬い鉱物です。地下100~200㎞以上のマントルに由来します。大陸地域のキンバーライトやランプロアイトに伴って産出しますが、極めて微細な結晶が高圧型変成岩中に発見されています。正8面体のダイアモンドの結晶:径約5㎜、西オーストラリアArgyle鉱山、標本番号1086W

Argyleダイアモンド鉱山、西オーストラリアHalls Creek

中圧型変成岩:比較的低変成度の地域で紅柱石、やや高変成度の地域で十字石・藍晶石、高温の地域では珪線石を含むような系列の変成岩です。日本では飛騨帯の宇奈月変成岩、世界ではヒマラヤ山脈などの大陸衝突型の変成帯によく見られます。

紅柱石雲母片岩:西オーストラリア、パース近郊、標本番号W213
十字石雲母片岩:富山県宇奈月町、標本番号D126
藍晶石(青色)ざくろ石(赤褐色)を含むヒマラヤ片麻岩の粗粒部分。標本番号80H123
珪線石黒雲母片麻岩:ネパールヒマラヤ、標本番号W118

低圧(高温)型変成岩:低変成度で紅柱石、高変成度で珪線石ができる系列の変成岩です。比較的低圧の条件で温度が上昇するような地域に見られます。領家帯がその例で、多くの花崗岩を伴っています。また高温部ではミグマタイト質の岩石がよく出現します。→日本の地質、領家帯

空晶石片岩: 空晶石は紅柱石の一種です(多くが白雲母に変質)。京都府笠置町。標本番号E055
珪線石黒雲母片麻岩: 山口県柳井市、標本番号Y316
ミグマタイト:変成帯の高変成度の地域では、片麻岩と花崗岩が混りあったように見えるミグマタイト(混成岩)が出現します。山口県岩国市由宇町、標本番号Y301

変成条件を示す鉱物:紅柱石・藍晶石・珪線石:いずれもAl2O5という簡単な化学式の鉱物です。温度・圧力の変化に応じて結晶構造が変化する(多形といいます)ので、変成岩の形成条件を示す重要な指標鉱物です。比較的低温で紅柱石、高温で珪線石、高圧で藍晶石が出現します。

紅柱石:変成岩の中で他より大きい鉱物を斑状変晶といいます。黒いのが紅柱石の斑状変晶、画面上側が右へ、下側が左へ動くような運動の場でできたことを示しています。西オーストラリ、パース近郊、標本番号W214
藍晶石:中圧型変成作用の指標鉱物、ネパールヒマラヤ、標本番号9116W
十字石:十字の形で組合う結晶形態(双晶)を示すのでその名があります。藍晶石と共に中圧変成岩によく出ますが、高温型変成岩にも含まれることがあり、必ずしも指標鉱物とはいえません。ロシア、標本番号9197W
珪線石:白色長柱状~繊維状の鉱物。東南極竜宮岬、標本番号W401

高温・高圧の変成岩

グラニュライト Granulite:高温高圧(特に高温)条件でできたグラニュライト相の変成岩です。インド・スリランカ・東南極などゴンドワナの一部地域では、1000℃以上の普通なら岩石が溶けてマグマになるような超高温でできた変成岩が出現します。

コンダライト:グラニュライト相の泥質変成岩。珪線石菫青石ざくろ石片麻岩。インド東ガーツ帯、標本番号92IN28
チャーノカイト Charnockite:珪長質(花崗岩質)であるにもかかわらず暗灰色の比重の大きい岩石で、石英・長石のほか斜方輝石を含みます。グラニュライト相の変成岩に伴ってよく出現します。
エクロジャイト Eclogite:赤いざくろ石と緑色の単斜輝石からなる苦鉄質~超苦鉄質の岩石です。地殻下部やマントルの高圧条件(エクロジャイト相)でできた岩石です。愛媛県別子山村、標本番号G116→日本の地質、三波川

3-2 接触変成岩:ホルンフェルスとスカルン

ホルンフェルス Hornfels:高温の火成岩体の周囲に出来た岩石。火成岩の熱のために再結晶して硬くち密で、天然の焼物-セラミックスといえます。角のようにとがった岩片になるのでホルンフェルスの名があります(→山口県の地質、須佐ホルンフェルス)。

菫青石ホルンフェルス:通称桜石、京都府和束町、標本番号9345E
紅柱石ホルンフェルス:京都市左京区、標本番号9178E

スカルン Skarn:石灰岩に高温の花崗岩が接すると、石灰岩は再結晶して大理石になり、また化学反応を起こして石灰分Caを含む珪酸塩鉱物ができます。こうした岩石をスカルンといいます。なおスカルンは接触変成岩だけでなく広域変成岩にもあります。

帯状スカルン:左端は石灰岩(大理石)、中央部の柱状鉱物は珪灰石、右側の赤褐色部はざくろ石に緑色の透輝石が混じる。玖珂層群中の石灰岩と白亜紀花崗岩の接触でできた。山口県美川町藤ケ谷鉱山、標本番号Y563

3-3 断層岩(圧砕岩/動力変成岩)

断層と断層岩(圧砕岩 Mylonite ミロナイト/マイロナイト):断層は岩石がバリッと破壊して(脆性破壊)ずれ動くことによってでき、その周囲に生じた特有の組織を持った岩石を断層岩(圧砕岩)といいます。地表近くでは、破砕された岩片と粘土からなる断層ガウジ゙Fault Gougeや、それらが固結したカタクレーサイトCataclasiteができます。地下深くなると温度圧力が増大するので再結晶作用や流動現象が顕著になり、マイロナイトと呼ばれる岩石になります。花崗岩地帯では、大きなカリ長石を含む眼球片麻岩ができます。中央構造線に沿った天竜川地域にある「鹿塩片麻岩」もマイロナイトの一種です。→日本の地質、領家帯

断層露頭:山口市阿東長門峡入り口付近の阿武川河床に見える徳佐-地福断層。断層に沿って浸食され溝状の凹地ができる。
断層破砕帯のカタクレーサイト:同地、標本番号Y1114

マイロナイト(ミロナイト)Mylonite:断層帯の地下深部では温度圧力が上昇し、脆性的な破断より再結晶作用によって細粒ち密で片理の発達した岩石になります。花崗岩質の岩石では、石英が細粒化し、細粒化しにくい長石の周りをとりかこみます。長石は小さな結晶がくっついて成長することもあり、眼球状の形になります。細粒化が進むと、長石も残晶(ポーフィロクラストという)になり、ついにはUltramyloniteになります。

ブラストマイロナイト Blastomylonite:細粒基質にカリ長石の残晶を含む。富山県片貝川、標本番号D232
圧砕岩質の眼球片麻岩Mylonitic Augen Gneiss:岐阜県神岡町、標本番号D420
ウルトラマイロナイト Ultramylonite:岐阜県古川町、標本番号D429

シュードタキライト Pseudotachylite:急激な断層運動が起きると、摩擦熱のために岩石が溶け、極めて細粒でガラス質の細脈ができることがあります。それをシュードタキライト(偽玄武岩玻璃)といいます。いわば「地震の化石」のようなものです。

シュードタキライト様岩:始生代の超高温変成岩中の黒い脈。東南極ナピア地域、標本番号39Y304
シュードタキライト:始生代の閃緑岩質片麻岩中の黒い脈、スコットランドHebrides, Lewis島、標本番号W723
シュードタキライト:新第三紀大隅花崗岩中の黒い脈、標本番号H070
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