なぜ、ある岩石は地球と同じくらい古いのに、他の岩石は生まれたばかりなのでしょうか?

私たちは生命にとって空気や水が重要であることをよく嘆きますが、それらのように岩石も生命を運ぶ重要な部分であることに気づいていません。岩石は地球の最も外側の地殻を構成しています。それらは山や渓谷の骨格であるだけでなく、地球の46億年にわたる進化の記録書でもあります。いくつかの岩石は地球とほぼ同じ年齢で、43億年の歴史を持っています。しかし、岩石の中には非常に若いものもあり、おそらく誕生してから 1 時間も経っていないものもある。では、これらの古代の岩石と新しい岩石はどのようにして形成されたのでしょうか?なぜ「若い」人もいれば「年配の」人もいるのでしょうか?これらの岩にはどんな不思議が隠されているのでしょうか?今日はこれらの質問を一つずつ明らかにしていきましょう。

（縞状鉄鉱層、堆積岩の一種）

1. 岩石とは何ですか?

まず、岩石とはいったい何なのでしょうか?科学的な定義によれば、岩石は鉱物または天然ガラスの集合体です。さまざまな形、色、サイズのレゴブロックを組み合わせて、さまざまな形のモデルを形成できることを想像してみてください。岩石はこれらのモデルのようなもので、鉱物はモデルを構成するレンガのようなものです。

（ミネラル）

2. 岩石の種類

動物と植物が異なるカテゴリーに分類されることはご存知でしょうが、岩石についても同じことが言えます。一般的に、岩石は火成岩、堆積岩、変成岩の3つのカテゴリーに分類されます。これら 3 種類の岩石は形成方法が異なり、それぞれ独特の外観をしています。

1. マグマ岩

この名前を見れば、その由来が分かるはずです。そうです、火成岩はマグマが冷えてできた岩石の一種です。この冷却プロセスは地球の表面でも地球内部でも起こります。地球の表面で冷えてできたマグマ岩を「噴出岩」、地球の内部で冷えてできたマグマ岩を「貫入岩」といいます。それでは、これら 2 種類の岩石の具体的な違いを見てみましょう。

噴出岩は火山の噴火によって形成されます。マグマは火山から噴出した後、空気に触れると急速に冷えます。この冷却プロセスにより、マグマにすでに含まれている一部の鉱物が急速に結晶化します。結晶化速度が速すぎるため、形成される鉱物も非常に小さくなります。たとえば、玄武岩は噴出岩です。ソーシャルメディアで、六角形の岩の驚くべき地質学的驚異をたくさん見たことがあるかもしれません。これらの岩柱は玄武岩です。この多角形の形状が形成される理由は、冷却時にゆっくりと収縮するためです。

鉱物で構成されている玄武岩などの噴出岩に加えて、ほとんど鉱物を含まない別の種類の噴出岩である黒曜石があります。黒曜石はガラス質の質感を持つ岩石です。黒曜石をよく見ると、円形のテクスチャがあることがわかります。ガラスを落とした場合、ガラスの割れた表面に円形のテクスチャが見られます。このテクスチャは「貝殻状破壊」と呼ばれます。

噴出岩に加えて、「貫入岩」と呼ばれる別の種類の火成岩があります。火山の噴火の際、一部のマグマは地表に噴出せず、地下深くで冷えて固まり、貫入岩を形成します。冷却速度が遅いため、貫入岩の結晶は一般的に粗いです。たとえば、花崗岩。道端にある大きな球形の石柱は、ほとんどが花崗岩でできています。

2. 堆積岩

堆積岩はジグソーパズルのようなものですが、個々のピースで構成されているのではなく、他の岩石の断片で構成されている点が異なります。岩石は風化、輸送、堆積、続成作用を経て、最終的に堆積岩を形成します。

風化の最初の段階では、岩石は太陽光、雨、風、氷河などの自然の力によって絶えず侵食され、小さな岩片、砂、砂利、粘土などの破片に分解されます。この過程で、非常に細かい岩石の破片が、植物の腐植質を含む土壌を形成します。

輸送の第二段階では、すでに形成された岩石の破片が風、流水、氷河によって遠く離れた場所に運ばれます。このプロセスの間、流水で石を洗うと丸くなるのと同じように、破片は丸くなり、分類され続けます。

堆積作用の第3段階では、運ばれた岩石の破片の一部が海や川に沈み、層状に積み重なっていきます。

最後に、時間が経つにつれて、新しい岩石の破片が層ごとに蓄積され、下層の岩石の破片は圧縮されたビスケットのように、もともと緩い破片が徐々に圧縮されて、ますます密に圧縮されます。圧力の作用により、地下水中の鉱物がセメントのように破片の粒子を固め、最終的に堆積物を固めて硬い岩石にします。これも最終的な続成作用です。

地球の表面の約75％は堆積物（岩石）で覆われており、海底のほぼすべてが堆積物（岩石）で覆われています。川の周りで見られるナッツパンのような岩は堆積岩であり、「礫岩」と呼ばれます。

石炭は礫岩であると同時に、太古の植物が埋もれて形成された堆積岩でもあります。

3. 変成岩

変成岩は変成作用によって形成された岩石の一種です。火成岩、堆積岩、さらには変成岩などの岩石自体も変成作用によって形成されます。変成作用は圧力鍋での加熱として理解することができます。高温と高圧の作用により、岩石の鉱物構造と組成が変化し、新しい岩石が形成されます。

私たちの生活の中で、装飾に使われる大理石は変成岩の一種です。純粋な大理石は純白です。例えば、天安門広場の前の​​金水橋は純白の大理石で作られています。家の装飾に使用される模様のある大理石は、含まれる不純物によって生じることが多いです。

現在、地球上で発見されている最も古い鉱物結晶はジルコンであり、オーストラリアのジャックリッジの「変成岩礫岩」と呼ばれる変成岩の中に発見されています。年齢は44億年で、地球とほぼ同じです。この古代のジルコン結晶は、太古のタイムカプセルのように、地球の初期の歴史への扉を私たちに開きます。

3. 岩石サイクル

火成岩、堆積岩、変成岩、地球上のこれらの岩石は静止しているわけではなく、互いに変化していきます。火成岩はマグマが冷えることで形成され、形成された岩石はすべて風化または変成作用を受けて堆積岩または変成岩を形成します。これらの火成岩、堆積岩、変成岩は、地球の地質の作用によって再び地中に戻り、地球によって再びマグマに「溶かされて」、次の噴火と岩石形成を待ちます。この一連のプロセスは「岩石サイクル」と呼ばれます。

前述の 44 億年前のジルコン鉱物と同様に、それが属する変成岩は、まだ岩石サイクルの最終段階、つまりマグマに溶ける段階に入っていません。岩石は地球の歴史の証人であり、それぞれの岩石には地球の進化の謎が詰まっています。次に石を見たら、立ち止まってよく見てください。おそらく、そこには母なる地球が書いた言葉がいくつか書かれているでしょう。

参考文献:

[1] 結晶学と鉱物学、李聖栄、地質学出版社

著者: Shi Jianyi ポピュラー サイエンス クリエーター

査読者: 董漢文、中国地質科学院地質学研究所准研究員