岩石とは｜種類・成因・鉱物組成をわかりやすく解説

岩石は、自然界に存在する固体である。鉱物（結晶性のもの）、または他の鉱物のような物質でできています。地球の外側の固体層である岩石圏は、岩石でできています。つまり、地殻は岩石でできているのです。岩石に含まれる鉱物の違いによって、さまざまな種類の岩石ができます。

岩石は、多くの場合、土や水に覆われています。地球の海、湖、川の下、そして極地の氷冠の下にある。岩石学は、岩石を科学的に研究する学問である。

岩石の主な種類

岩石は成因（でき方）によって大きく3種類に分類されます。各グループには代表的な岩石と特徴があります。

• 火成岩（Igneous rocks）：マグマや溶岩が冷えて固まってできる岩石。例として、花崗岩（グランイト）や玄武岩（バサルト）などがあります。結晶が大きく見えるもの（斑晶があるもの）や、細粒で結晶が肉眼で見えないものがあります。
• 堆積岩（Sedimentary rocks）：風化や浸食で生じた鉱物粒子や有機物が運ばれ、堆積して固まった岩石。例は砂岩、泥岩、石灰岩など。層（地層）になりやすく、化石を含むことがあります。
• 変成岩（Metamorphic rocks）：既存の岩石が高温・高圧や化学的作用を受けて再結晶化し、鉱物組織や化学組成が変わった岩石。例は片麻岩（ガネイス）、結晶質石灰岩からの大理石（マーブル）、片岩（スレート）など。縞模様や片理（葉理）を示すことが多いです。

生成過程（成因）の概要

• 火成作用：マグマの昇降、冷却速度や場所（地下でゆっくり冷えるか、地表で急速に冷えるか）により、結晶の大きさや構造が決まります。地下でゆっくり冷えれば粗粒（斑晶が発達）、地表で急冷すれば微細な斑晶〜ガラス状になります。
• 堆積作用：風・水・氷・重力によって岩石や鉱物が運搬され、河口や湖底、海底などに堆積して圧縮・セメント（鉱物の再沈着）されます。層理や粒径の変化、化学的堆積（石灰岩、蒸発岩）や生物起源（珊瑚、貝殻由来）も含まれます。
• 変成作用：地殻変動に伴う圧力と温度の上昇、流体の作用で鉱物が再結晶化します。圧力方向が一方向の場合は片理（葉理）が発達し、均質な熱変成では非片理性の岩石になります。

鉱物組成と組織（テクスチャ）

岩石は複数の鉱物の集合体であり、主要な構成鉱物には以下のものがあります。

• シリカを主成分とする 石英（クォーツ）
• 多くの岩石に含まれる 長石（斜長石・曹長石）
• 黒色鉱物の代表 雲母（黒雲母・白雲母）、角閃石、輝石
• マグネシウム・鉄を多く含む オリビン（特に玄武岩類）
• 炭酸塩鉱物の 方解石（カルサイト）（石灰岩や大理石）

組織（テクスチャ）は、鉱物の大きさ・配列・結晶間の関係を示します。火成岩では斑状（大きな斑晶を含む）や均質な細粒、堆積岩では砕屑性（粒の丸さ・選別）、変成岩では葉理・片理などが観察されます。テクスチャは岩石が形成された環境を示す重要な手がかりです。

岩石の識別と分析方法

• 肉眼・ルーペ観察：色、粒径、層理・葉理の有無、光沢、硬さの目安で簡易に判定できます。
• 薄片観察（偏光顕微鏡）：鉱物の光学的性質から組成や結晶構造を特定します。岩石学（ペトログラフィー）で基本となる手法です。
• X線回折（XRD）：鉱物の同定に有効。結晶格子情報に基づいて鉱物種を決定します。
• 走査型電子顕微鏡（SEM）・EDS：微小領域の形態と元素組成を調べるのに適しています。
• 化学分析（ICP-MS, XRF等）：全化学組成を測定し、岩石の起源や分類、地球化学的プロセスの解明に用いられます。
• 年代測定：放射性同位体による年代測定で岩石の形成時期を知ることができます（例：U–Pb、K–Ar、Ar–Arなど）。

岩石の地球科学的意義と利用

• 岩石は地球の歴史を記録しています。層序や化石、鉱物組成から古環境や地殻変動の履歴を読み取れます。
• 鉱床（金属鉱石や非金属資源）は特定の岩石や変成・熱水作用と関連します。資源探査では岩石学的知見が重要です。
• 建築材料（花崗岩、安山岩、石灰岩など）、土木材料、装飾石、セラミックスやガラスの原料など、産業利用が広範です。
• 土壌形成・水循環にも影響し、農業や生態系にとって基盤となります。

風化・浸食・岩石循環（ロックサイクル）

岩石は外力（風化・侵食）や内部の力（火成・変成作用）を通じて互いに変換されます。火成岩が侵食され堆積物となり堆積岩になり、さらに深部で変成を受けて変成岩になり、部分的に融解して再びマグマとなる――このような連続的な物質循環が「ロックサイクル」です。人間活動（採掘や土木工事）はこの循環にも影響を与えます。

岩石を見分ける簡単なポイント

• 結晶が大きければ地下でゆっくり冷えた火成岩（例：花崗岩）を疑う。
• 層がはっきりしていて化石があれば堆積岩（例：砂岩・泥岩・石灰岩）。
• 光沢のある薄い層（片理）があれば変成岩（例：片岩・片麻岩）。
• 酸に弱く泡立つ（炭酸ガスが出る）なら石灰岩（方解石含有）を疑う。

岩石は地球表層から深部まで広く分布し、地球の物質循環とエネルギー移動に深く関わっています。基礎的な観察法と分析手法を組み合わせることで、岩石が伝える情報を読み解くことができます。

岩石分類

岩石は、鉱物や化学組成によって分類されます。また、岩石が形成された過程も記載されている。岩石には、火成岩、堆積岩、変成岩がある。岩石の種類は、いわゆる「岩石サイクル」で変化することがあります。

火成岩

本編は、「火成岩」を参照。

火成岩は、溶けたマグマが地表や地下で冷えてできた岩石です。深成岩と火山岩の2つに大別される。深成岩や貫入岩は、マグマが地殻の中でゆっくりと冷えて結晶化したもの（例：花崗岩）。火山岩は、マグマが溶岩や噴出物として地表に到達してできた岩石（軽石や玄武岩など）。

堆積岩

本編は、堆積岩を参照。

堆積岩は、地球上で最も一般的な岩石である。地表または地表付近で形成される。堆積岩は、地層が1つ1つ重なってできたものです。層は薄いものもあれば、厚いものもあります。堆積物、有機物、化学的な沈殿物などが堆積してできた層です。

堆積は、堆積物の自重による圧搾とセメンテーションによって行われる。このプロセスは「圧密」と呼ばれ、土砂を多かれ少なかれ硬い物質に変える。

異なる種類の堆積岩のおおよその量です。

1. 頁岩（泥岩、シルト岩を含む。）60%
2. 砂岩 20%.
3. 炭酸塩岩（石灰岩、ドロマイト）。15%.
4. その他すべて5%.

化石があるのは堆積岩だけです。

変成岩

本編は、変成岩を参照。

変成岩は、岩石が大きな圧力と高温にさらされることで形成されます。このような温度と圧力は、山や火山の下、特に大陸プレートが一緒に移動するときに見られます。これらの条件は、元の鉱物の構成を変更します。

グランドキャニオンに露出している岩石の配置、年代、厚さを示した図。


コロラド州のグランドキャニオン。

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