堆積岩とは 定義と生成過程 種類と特徴 石灰岩 砂岩 頁岩
堆積岩は、堆積物（砂、泥、砕屑、殻・有機残骸、沈殿した化学物質など）が長い時間をかけて固結してできた岩石です。多くは層状（層理）を示し、海岸や河岸、崖などに層として見られます。地球上の主要な岩石の分類では、堆積岩は他の2つのグループ、すなわち火成岩と変成岩と並びます。
生成過程（堆積から岩石へ）
堆積岩は以下の過程で形成されます。
- 供給・輸送：風、流水、氷河、波などにより母岩や生物残骸が運ばれる。
- 堆積：運ばれた粒子や有機物が海底、湖底、河床、砂丘などに沈積する（例：海や湖の底）。
- 固結（成岩作用）：時間が経つと堆積物は上からの荷重で圧密され、水が押し出され粒子が近接し、溶解した鉱物が沈殿して粒子間を「セメント」することで岩石化する。
- 化学的・生物学的沈殿：水中の溶液から無機物が析出したり、有機物が堆積して石炭や油ガス源岩となることもある（例：水中の溶液からの無機化学物質が析出する場合）。
堆積岩の分類（成因別の大きな区分）
- 砕屑性（機械的）堆積岩：母岩の破片（砂や泥、礫）が固結したもの。代表的なものに砂岩、頁岩（泥岩）、礫岩がある。
- 化学性堆積岩：水溶液中の成分が化学的に沈殿してできる（例：石膏、岩塩、化学的炭酸塩岩）。
- 有機性（生物起源）堆積岩：生物の殻や骨、炭素化物が主成分（例：石灰岩の一部、石炭、黒色頁岩など）。
主要な種類と特徴
堆積岩の中でも特に代表的な3種類を以下に示します。
石灰岩（炭酸塩岩）
石灰岩は主に炭酸カルシウム（方解石や霰石）でできており、多くは貝殻やサンゴ、珪藻など生物の遺骸が堆積してできた生物起源のものです。浅い暖かい海域で発達しやすく、化学的に析出して生成する場合もあります。特徴としては以下が挙げられます：
- 化学組成は CaCO3 が主体。
- 化学的・生物学的性質により化石が豊富に含まれることが多い。
- カルスト地形（洞窟、ドリーネ）を形成しやすい。
- 用途：建築石材、セメントや消石灰の原料。
砂岩（砕屑性岩石）
砂岩は砂粒（主に石英や長石など）が固結した岩石です。粒子の大きさや成分、粒界の結合状態で性質が変わります。特徴：
- 粒径は約0.0625〜2 mm（砂の範囲）。
- 透水性・透気性が比較的高く、地下水や石油・天然ガスの貯留層（貯留岩）となることが多い。
- 層理、交差縞理（クロスベディング）、リップルマークなどの堆積構造が保存されやすい。
- 用途：建築材料、砕石、砂として利用。
頁岩・泥岩（微粒子堆積岩）
頁岩（泥岩）は粘土・シルト粒子で構成され、薄い板状に割れやすい（薄片状：頁理）性質をもっています。特徴：
- 非常に細かい粒子で密に堆積し、透水性は低い。
- 有機物を多く含む黒色頁岩は石油・天然ガスの源岩になり得る。
- 地層の圧密や成層過程を示す微細構造が見られる。
堆積構造・テクスチャ（堆積岩が示す手がかり）
堆積岩はその成因や沈積環境を示す様々な構造を保存します。代表的なもの：
- 層理（bedding）：層ごとの堆積の違い。傾斜や厚さが環境を示唆。
- 交差層理（cross-bedding）：流動方向や流速の変化を示す。
- リップルマーク（波紋）や泥亀裂（マッドクラック）：浅水域や干潟の存在を示す。
- グレーディング（順化）層理：粒径の変化が沈降過程を示す（河口扇や海底扇など）。
成岩作用（ダイアジェネシス）
堆積物が岩石になる過程では、物理的圧密だけでなく化学反応や再結晶化が起きます。これを「成岩作用」と呼び、以下が含まれます：
- 圧密（コンパクション）：上部の荷重で粒子間の空隙が減少。
- セメンテーション（セメント化）：炭酸カルシウム、ケイ酸、酸化鉄などが沈殿して粒子を接着。
- 再結晶化や溶脱：ミネラルの組成や結晶形が変化することがある。
地理的分布と相対量
堆積岩は地表を覆う割合が大きく、陸地表面のおよそ75〜80％を被っていますが、地殻全体の体積で見ると約5％程度に過ぎません。種類別の相対的な存在比率は地域や地質時代で差がありますが、一般的には以下の傾向があります：
- 頁岩や泥岩などの微粒子堆積物が最も多く、およそ半分以上（例：約50〜70％）を占めることが多い。
- 砂岩などの粗粒堆積岩が次に多く、概ね20〜30％程度。
- 石灰岩などの炭酸塩岩は地域差が大きいが、全体では約10〜20％程度を占めることが多い。
化石と古環境解析
堆積岩は生物の遺骸や足跡、堆積構造を保存することが多く、これらは古環境（堆積環境）、古気候、年代を推定する重要な手がかりになります。層序学や古生物学は堆積岩を用いて地球の歴史を復元します。
利用と経済的重要性
堆積岩は人間生活に広く利用されています。主な用途：
- 建築材・装飾石（石灰岩、砂岩など）。
- セメントや石灰の原料（石灰岩）。
- 地下水帯（帯水層）や石油・天然ガスの貯留層（砂岩など）・源岩（有機に富む頁岩）。
- 鉱床の被覆や土壌の原料としての役割。
まとめると、堆積岩は地表を広く覆い、地球の表層プロセスや生物活動を記録する重要な岩石です。形成過程や含まれる構造・化石を調べることで、過去の環境や資源の分布を理解できます。
2種類の堆積岩：石灰質の頁岩が石灰岩に重なったもの。テネシー州カンバーランド高原。
赤い砂岩。イギリス・ウィラル
堆積岩。インド・カルナタカ州
砕けた岩石の中で働く圧力溶解。粒子が接触している場所では物質が溶解しますが、開いた間隙では溶液から物質が結晶化します（セメントとして）。これにより、応力の高いところから低いところへと、物質が正味の流れになります。その結果、岩石はよりコンパクトで硬くなる。ゆるい砂はこのようにして砂岩になる。
シェール（頁岩）の化石。グルーベ・メッセル（ドイツ
コンソリデーション
堆積物は、長い時間をかけて圧縮され、岩石の層に「統合」されます。その層を研究するのが層序学です
セメンテーションは、溶解した鉱物成分が堆積物の間隙に堆積することで起こる。堆積物同士がくっついて岩石を形成することである。
そうでなければ、岩石は水分を搾り取られても、長い間その性質を変えずにいることになります。建設業界では、砂や砂利を採取する未固結の堆積物の採石場が多くあります。このような採石場では、ジュラ紀から砂として存続している砂を取り出している可能性があります。しかし、砂の固まりである砂岩は、非常に硬い岩石です。
連結された岩石は、水がしみ込んだり、熱や極度の圧力を受けたりして、さらに変化することがある。
堆積岩の種類
堆積物は3つの過程を経て形成されます。
- 固形物が陸から流れてくる。
- 水中に敷き詰められたビット＆ピース、例えば貝殻。
- 溶液中の化学物質で、沈殿する可能性があるもの。
これらの堆積過程（風化、輸送、堆積）を経て、最終的に「石英砂」「頁岩（粘土）」「石灰岩（CaCO3）」の3つの製品ができあがります。ほとんどの堆積岩は、この一般的なパターンのバリエーションです。
チョーク、ライムストーン、ドロマイトは、基本的に炭酸カルシウムからできています。これは、鉱物と動物の破片（特に動物の貝殻）が混ざったものです。これらは主に海で形成されます。シェール（頁岩）、サンドストーン（砂岩）、コンゴメレート（礫岩）は、すべて砕屑岩です。他の岩石の破片でできています。その破片は、水、氷、風による浸食でできたものです。石炭は古代の植物から作られたもので、石油や天然ガスも有機物から作られたものです。
堆積岩の中には、砂のように同じ大きさの一種類の堆積物だけでできているものがあります。他の堆積岩には、大小の塊や異なる種類の岩石の破片があります。よく知られている堆積岩は、砂岩と石灰岩です。
堆積岩は、地球上のどこにでもあるものです。堆積岩が加熱されたり、圧縮されたりすると、変成岩になる。火成岩は、火山でできた岩石です。非常に長い時間をかけて、岩石は2つの方法でリサイクルされます。海底の堆積物が海面より高くなると風化し、その破片が海に流されてきます。もっと長い時間軸では、大陸プレートが衝突することがあります。そして、一方のプレートがもう一方のプレートの下に潜り込み（沈み込み）、すべての物質がリサイクルされ、ずっと後になって現れます。
関連ページ
- 石の一覧
- 火成岩
- メタモルフィック・ロック
- 鉱物の一覧
- 不適合
質問と回答
Q: 堆積岩とは何ですか?
A: 堆積岩とは、長い年月をかけて堆積した土砂から形成された岩石のことです。
Q: 堆積岩はどのようにしてできるのですか?
A:堆積岩は、海や湖の底に落ちた物質から形成されます。その中には、他の岩石の小さな破片、動物や植物の死骸、微生物、水溶液から沈殿した無機化学物質などが含まれます。
Q: 他の種類の岩石とは何ですか?
A: 火成岩と変成岩です。
Q: 最も一般的な堆積岩は何ですか?
A: 最も一般的な3つの堆積岩は、石灰岩、砂岩、頁岩です。
Q: 地球の陸地のうち、堆積岩に覆われている面積はどのくらいですか?
A: 堆積岩は地球の陸地の75-80％を占めています。
Q: 堆積岩は地殻の何パーセントを占めていますか?
A: 堆積岩は地殻の5％しか占めていません。
Q: 様々な種類の堆積岩の相対的な存在量は?
A: 最も多い堆積岩は石灰岩で、次いで砂岩、頁岩です。
