地質学

火成岩の形成にはいくつかの段階が含まれます。

1. マグマの生成: マグマは、地球の地殻とマントル内の岩石が部分的に溶けることによって生成されます。 これは、高温、圧力変化、および融点を下げる揮発性物質（水、ガス）の導入などの要因によって引き起こされる可能性があります。 ミネラル.
2. マグマの移動: マグマは周囲の岩石よりも密度が低いため、地殻を通って上昇し、地表下のマグマだまりに蓄積する可能性があります。 これらのチャンバーのサイズは、小さなポケットから巨大なリザーバーまでさまざまです。
3. 冷却と固化: マグマが地表に向かって移動するか、マグマ内部に閉じ込められたままになると、冷却が始まります。 マグマが冷えるにつれて、マグマ内の鉱物が結晶化し始め、固体構造を形成します。 冷却速度は、得られる鉱物結晶のサイズに影響します。 地球の表面で見られるような急速な冷却は細粒の岩石の形成につながりますが、地球深部でのゆっくりとした冷却はより大きな結晶をもたらします。
4. 押し出しと侵入: マグマが地表に達すると、それを溶岩と呼びます。 溶岩がそこから噴出すると、 火山、急速に冷えて火山岩または突出性火成岩を形成します。 マグマが地表の下に閉じ込められたままになり、そこで冷えると貫入または深成火成岩が形成されます。

地質学と地球の歴史における重要性:

1. 地質学的歴史: 火成岩は、地球の地質学的歴史についての重要な洞察を提供します。 構図、 鉱物学、火成岩の質感から、その形成時の条件やプロセスに関する情報が明らかになります。 放射年代測定法を使用してこれらの岩石の年代を研究することで、地質学者は過去の火山活動や地殻変動の年表を確立できます。
2. プレートテクトニクス: 火成岩はプレートテクトニクスの理論において重要な役割を果たします。 多くの火成岩はプレート境界に関連しており、プレートの移動と相互作用によりマグマの生成と火山活動が発生します。 世界中の火成岩の分布は、大陸の移動と海洋盆地の開閉の証拠を提供します。
3. 鉱物資源： いくつかの火成岩、例えば 花崗岩 や 玄武岩、貴重な建築資材として使用されています。 さらに、火成プロセスは以下の生成に寄与します。 鉱床などの貴重な鉱石も含まれます。 銅, ゴールド、 ニッケル.
4. 古気候の復元: 火山の噴火はガスや粒子を大気中に放出し、地球の気候に影響を与えます。 古代の火山岩の鉱物学と化学を研究することで、研究者は過去の大気の状態や火山活動が地球の気候に及ぼす影響を推測することができます。

要約すると、火成岩は地球の過去、現在、未来を知る窓を提供します。 これらは、何百万年にもわたって地球の進化を形作ってきた地質学的プロセス、地殻活動、気候の歴史、貴重な鉱物資源についての洞察を提供します。

火成岩は、マグマまたは溶岩として知られる溶融物質の凝固と冷却によって形成されます。 形成プロセスにはいくつかの段階が含まれます。

1. マグマの生成: マグマは地球の地殻や上部マントルの深部で、部分的に溶ける過程を経て生成されます。 高温、圧力変化、揮発性物質（水やガス）の存在など、さまざまな要因が岩石の溶解に寄与する可能性があります。 岩石が溶けると、密度の低い成分が上昇してマグマを形成します。
2. マグマの組成: マグマの組成は、源岩と部分的な融解の程度によって異なります。 マグマは主に、ケイ素と酸素の化合物であるケイ酸塩鉱物と、次のような他の元素で構成されています。 アルミニウム, 鉄、マグネシウム、カルシウム、カリウム。
3. マグマの移動: マグマは周囲の岩石よりも密度が低いため、地殻を通って上昇する傾向があります。 それは垂直または水平に移動し、多くの場合、地表下のマグマだまりに蓄積します。 これらの部屋は、火山弧で見られるもののように比較的小さい場合もあれば、バソリスの場合のように非常に大きい場合もあります。
4. 冷却と固化: マグマが地表に向かって移動するか、地下室に閉じ込められたままになると、周囲に熱を失い始めます。 この冷却により、マグマ内の鉱物が結晶化し、固体構造が形成されます。 冷却速度は鉱物結晶のサイズに大きく影響します。 表面の溶岩のように急速に冷却すると、粒子の細かい岩石が生成されますが、表面の下でゆっくりと冷却すると、より大きな結晶が成長します。
5. 押し出しと侵入: マグマが地表に達すると、それは溶岩と呼ばれます。 溶岩は火山活動中に噴出し、大気に触れると急速に冷えて、噴出する火成岩を形成します。 これらの岩石は急速に冷却されるため小さな結晶を持ちます。一方、マグマが地表の下で冷えて固まると貫入性火成岩が形成されます。 これらの岩石は冷却速度が遅いため、より大きな結晶が成長します。 貫入岩は浸食や隆起によって地表に露出し、バソリス、堤防、敷居などの地物が露出することがあります。
6. 分類： 火成岩は、鉱物組成と組織に基づいて分類されます。 組成的には、火成岩は珪長質（珪長質に富む）岩石として分類できます。 長石 およびシリカ）、中間、苦鉄酸（マグネシウムと鉄が豊富）、または超苦鉄酸（シリカが非常に少ない）。 組織とは、岩石内の鉱物粒子のサイズと配置を指し、フェネライト状（目に見える結晶）、アファナイト状（微細な結晶）、斑状結晶状（大小の結晶）、ガラス状（結晶なし）、または小胞状（気泡を含む）などがあります。 ）。

要約すると、火成岩の形成にはマグマまたは溶岩からの鉱物の結晶化が含まれます。 これらの岩石の特定の組成、質感、位置は、地質学的プロセス、地殻活動、地球の歴史に関する貴重な情報を提供します。

火成岩は、鉱物組成、組織、その他の特徴に基づいて分類されます。 地質学で一般的に使用される分類システムは、火成岩を貫入岩 (深成岩) と噴出岩 (火山岩) の XNUMX つの主要なグループに分類します。 これらのグループは、鉱物の組成と組織に基づいてさらに細分化されます。 分類の基本的な概要は次のとおりです。

1.貫入（深成）火成岩： これらの岩石は、地表の下で冷えて固まったマグマから形成されます。 冷却速度が遅いため、目に見える鉱物結晶が成長します。 貫入岩は粗い組織を持つ傾向があります。

1.1. 花崗岩： に富んだ 石英 長石、花崗岩は一般的な貫入岩です。 淡い色なので建築などによく使われます。

1.2. 閃緑岩: 閃緑岩は花崗岩と花崗岩の中間的な組成です。 斑れい岩。 を含む 斜長石長石, 輝石、 時には 角閃石.

1.3. 斑れい岩: 斑れい岩は、主に輝石とカルシウムが豊富な斜長石長石から構成される苦鉄質岩です。 それは玄武岩に相当する侵入的なものです。

1.4. かんらん岩: かんらん岩は、次のような鉱物で構成される超苦鉄質岩です。 かんらん石 そして輝石。 地球のマントルでよく見られます。

2. 噴出（火山）火成岩： これらの岩石は、地球の表面に噴出する溶岩から形成されます。 急速な冷却速度により、きめの細かい組織が生成されますが、一部の突出岩石では、より微細なマトリックスに大きな結晶 (斑晶) が埋め込まれた斑状組織を示すこともあります。

2.1. 玄武岩： 玄武岩は、暗色で鉄とマグネシウムが豊富な一般的な突出岩です。 しばしば火山地形や海洋地殻を形成します。

2.2. 安山岩: 安山岩は玄武岩とデイサイトの中間的な組成です。 斜長石長石、角閃石、輝石が含まれています。

2.3. 流紋岩: 流紋岩はシリカを豊富に含む細粒の火山岩です。 花崗岩と同等の押し出し形状で、多くの場合明るい色をしています。

3. 火砕流火成岩: これらの岩石は、爆発的な火山噴火の際に放出される火山灰、塵、破片から形成されます。 幅広い組成とテクスチャを持つことができます。

3.1. 凝灰岩: 凝灰岩は火山灰が固まってできた岩石です。 灰の粒子のサイズに応じて、組成と質感が異なります。

3.2. イグニンブライト: イグニンブライトは、高温の火砕流から形成される凝灰岩の一種です。 蒸着中の高温により、多くの場合、溶接されたテクスチャーが生じます。

火成岩の分類はこれらの例だけに限定されないことに注意することが重要です。 各カテゴリ内には、さまざまな組成と質感を持つさまざまな種類の岩石があります。 さらに、現代の地質学では、火成岩の分類を改良するために、岩石の形成と地質学的歴史の状況に加えて、鉱物学的および化学的分析も考慮しています。

火成岩は主に、溶融物質 (マグマまたは溶岩) から結晶化した鉱物で構成されています。 火成岩の鉱物組成は、岩石の特性、外観、分類を決定する上で重要な役割を果たします。 火成岩に含まれる一般的な鉱物をいくつか紹介します。

1.クォーツ: 石英は火成岩、特に花崗岩や流紋岩などの珪長岩によく見られる鉱物です。 シリコンと酸素で構成されており、多くの場合、透明なガラス状の結晶として現れます。

2.長石: 長石は、多くの火成岩の必須成分である鉱物のグループです。 主なタイプは次の XNUMX つです。

• オルソクローズ 長石: 長石と中間岩の両方によく見られる、正長石長石は、岩にピンク、赤みがかった、または灰色の色を与えることができます。
• 斜長石長石: 斜長石は中間から苦鉄質の岩石でより一般的です。 その組成は、カルシウムが豊富な（石灰酸）ものからナトリウムが豊富な（ナトリウム酸）ものまでさまざまであり、その結果、さまざまな色が得られます。

3.カンラン石: かんらん石は、かんらん岩や玄武岩などの超苦鉄質岩に含まれる緑色の鉱物です。 マグネシウム、鉄、シリカで構成されています。

4.輝石： 輝石鉱物など 輝石 や 角閃石、苦鉄質岩および中間岩によく見られます。 色が濃く、鉄とマグネシウムが豊富に含まれています。

5.角閃石： 角閃石などの角閃石鉱物は、中間岩や一部の苦鉄質岩に含まれています。 それらは色が暗く、多くの場合、マグマ形成中の水の存在に関連しています。

6. 黒雲母 や 白雲母: これらは次のタイプです マイカ 珪長質岩に多く含まれる鉱物。 黒雲母は暗い色で苦鉄質鉱物グループに属し、白雲母は明るい色で珪長質鉱物グループに属します。

7.長石病状体： これらは長石と組成が似ていますが、シリカが少ない鉱物です。 例としては次のものが挙げられます。 霞石 や リューサイト。 それらは特定のアルカリが豊富な火成岩で見つかります。

8. マグネタイト や イルメナイト: これらのミネラルは鉄の供給源であり、 チタン 苦鉄質および超苦鉄質岩で。

これらの鉱物の特定の組み合わせとその相対的な割合によって、火成岩の全体的な鉱物組成が決まります。 この組成は、組織 (鉱物の粒子サイズと配置) とともに、地質学者が岩石の起源と地質学的歴史を分類して理解するのに役立ちます。 さらに、少量で存在する付属鉱物も、岩石の形成条件に関する重要な手がかりを提供する可能性があります。

ボーエンの反応シリーズ は、冷えたマグマから鉱物が結晶化する順序を説明する地質学の概念です。 20世紀初頭にカナダの地質学者ノーマン・L・ボーウェンによって開発されました。 この概念は、火成岩の鉱物組成と異なる種類の岩石間の関係を理解するために非常に重要です。

Bowen の反応シリーズは、不連続シリーズと連続シリーズの XNUMX つのブランチに分かれています。 これらの系列は、マグマが冷えるにつれて鉱物が結晶化する順序を表しており、系列の上位にある鉱物ほど高温で結晶化します。

不連続シリーズ: このシリーズには、冷却されたマグマから結晶化する際に明確な組成変化を示す鉱物が含まれます。 これには次のものが含まれます。

1. Ol/Pyx シリーズ (かんらん石-輝石シリーズ): このシリーズの鉱物はカンラン石と輝石です。 カンラン石は高温で結晶化し、続いて輝石は低温で結晶化します。
2. Ca斜長石シリーズ: このシリーズには、灰長石などのカルシウムが豊富な斜長石長石の結晶化が含まれます。 それはより高い温度で始まり、マグマが冷えるにつれて続きます。
3. Na 斜長石シリーズ: このシリーズには、曹長石などのナトリウムが豊富な斜長石長石が含まれます。 カルシウムが豊富な斜長石よりも低い温度で結晶化します。

連続シリーズ: 連続した一連の鉱物は、結晶化するにつれて徐々に変化する組成を持ち、XNUMX つの端成分鉱物の間に固溶体を形成します。 連続シリーズには次のものが含まれます。

1. Ca-Na斜長石シリーズ： このシリーズには、カルシウムが豊富な斜長石とナトリウムが豊富な斜長石の長石の間の固溶体が含まれます。 マグマが冷えるにつれて、斜長石の組成はカルシウムに富んだものからナトリウムに富んだものへと徐々に変化します。
2. 角閃石-黒雲母シリーズ: このシリーズの鉱物には、角閃石 (角閃石など) や黒雲母が含まれます。 これらの鉱物の組成は冷却とともに徐々に変化します。
3. Na-K長石シリーズ: このシリーズには、ナトリウムに富む長石とカリウムに富む長石の間の固溶体が含まれます。 マグマが冷えるにつれて、組成はナトリウム豊富からカリウム豊富に変化します。

ボーエンの反応系列の概念は、特定の鉱物が特定の種類の火成岩で一般的に一緒に見られる理由を説明するのに役立ちます。 マグマが冷えるにつれて、鉱物は融点と化学組成に基づいて予測可能な順序で結晶化します。 これは、マグマの鉱物学的進化、さまざまな種類の岩石の形成、地球の地殻とマントル内で起こるプロセスを理解する上で重要な意味を持ちます。

火成岩はさまざまな環境で形成され、それぞれが異なる条件を提供し、発達する岩石の種類に影響を与えます。 火成岩が形成される主な環境は次のとおりです。

1. 侵入的な環境: これらの環境では、マグマが地表の下で冷えて固まり、貫入性または深成性火成岩が形成されます。
   • バトリス: 地殻の奥深くで固まった大きなマグマの塊は、バソリスを形成します。 これらは広範囲に及ぶことがあり、多くの場合、花崗岩のような粗粒の岩石で構成されています。
   • 在庫： バスリスに似ていますが、サイズは小さく、ストックも粗粒の貫入岩で構成されており、通常はバスリスの近くで見られます。
   • 堤防: 堤防は、既存の岩層を横切る板状の貫入です。 狭い空間で急速に冷却されるため、多くの場合、よりきめの細かいテクスチャーが得られます。
   • 敷居: 敷居は、既存の岩層の間に注入される水平貫入です。 また、深さが浅く冷却が遅いため、きめが細かい傾向があります。
2. 押し出し環境: これらの環境では、溶岩が地表に噴出し、急速に冷えて固化し、噴出岩または火山性火成岩の形成につながります。
   • 火山円錐形: これらは、溶岩、火山灰、火砕屑などの火山物質の蓄積によって形成されます。 さまざまなタイプの突出岩は、盾などのさまざまなタイプの火山丘に関連付けることができます。 火山 （玄武岩質溶岩）と成層火山（安山岩から流紋岩質溶岩）。
   • 溶岩台地: 大規模な火山噴火が起こると、 つながる 広範囲の領域を覆う溶岩の厚い層が蓄積し、溶岩台地を形成します。 これらの高原は玄武岩質溶岩で構成されていることがよくあります。
   • 火山諸島: 火山活動が水中で起こると、火山島の形成につながる可能性があります。 これらの島は通常、玄武岩のような突き出た岩石で構成されています。
3. 火砕流環境: これらの環境では、火山爆発によって灰、火山弾、その他の火砕物が生成され、それらが蓄積して固化します。
   • カルデラ: 大規模な火山爆発が起こると、火山の頂上が崩壊し、カルデラが形成されることがあります。 その後、カルデラは灰で満たされ、火砕物で構成される火成岩が形成されることがあります。
   • タフリングとマール： これらの環境で爆発的な火山噴火が発生すると、火砕物が噴出し、火口の周囲に凝灰岩 (固まった火山灰) の輪が形成されます。 マールは、マグマと地下水の爆発的な相互作用によって形成される浅い火山クレーターです。

各環境で形成される火成岩の特定の種類は、マグマの組成、冷却速度、圧力、水の存在、周囲の地質学的状況などの要因によって異なります。 地質学者は、さまざまな環境で形成された火成岩を研究することで、地球の地質史、地殻変動、さまざまな時代の状況についての洞察を得ることができます。

火成岩は、さまざまな鉱物組成、耐久性、建設への適性、さらには貴重な鉱物の形成における役割により、経済的に重要な意味を持っています。 預金。 火成岩が経済に貢献する方法をいくつか紹介します。

1. 建設資材： 多くの火成岩は、その耐久性と美しさから建築材料として使用されています。 たとえば、花崗岩や玄武岩は、建物、記念碑、カウンタートップ、装飾目的の寸法石としてよく使用されます。
2. 砕石： 玄武岩や花崗岩などの粉砕された火成岩は、コンクリート、道路建設、鉄道バラストの骨材として使用されます。 これらの材料は、構造物や輸送ネットワークに強度と安定性をもたらします。
3. 鉱床： 特定の種類の火成岩は、貴重な鉱物鉱床と関連しています。 たとえば、苦鉄質および超苦鉄質岩には、次のような貴重な鉱物の鉱床が存在する可能性があります。 クロム鉄鉱, プラチナ、ニッケル、銅。
4. 貴金属および卑金属: 火成岩は、の形成に役割を果たします。 鉱床 金などの貴金属が含まれているもの、 銀、プラチナのほか、銅、鉛、 亜鉛。 これらの堆積物は、火成岩の貫入に伴う熱水活動などのプロセスを通じて形成される可能性があります。
5. 宝石： 一部の火成岩には、次のような宝石品質の鉱物が含まれています。 ガーネット, ジルコン、 トパーズ。 これらの鉱物は宝石やその他の装飾品に使用されます。
6. 火山堆積物: 火山灰や凝灰岩などの火山岩は、陶磁器やガラス製造などの産業の原料として、また農業における土壌改良材（火山灰）として経済的に重要な役割を果たします。
7. 地熱エネルギー: 火成活動は地熱エネルギー資源に貢献します。 マグマは地下水を加熱し、クリーンで再生可能なエネルギー生産に利用できる地熱貯留層を形成します。
8. 金属生産: 火成岩は、金属生産に使用される元素の供給源として機能する可能性があります。 たとえば、珪長質火成岩には次のような希少元素が含まれていることがあります。 リチウム そしてタンタルは現代のエレクトロニクスに不可欠です。
9. 採石業: 砂利、砂、砕石などのさまざまな用途に使用される火成岩の採掘は、採石業に貢献するとともに、インフラ整備の資材を提供します。
10. レクリエーションと観光: 火山景観などのユニークな地層は、観光客やアウトドア愛好家を魅了しています。 火山地域では、ハイキング、ロック クライミング、ジオツーリズムの機会が得られることがよくあります。

要約すると、火成岩は建設、インフラ開発、鉱業、エネルギー生産、およびさまざまな産業において経済的重要性を持っています。 その鉱物学的多様性と地質学的プロセスは、経済成長と発展を促進する貴重な資源の形成に貢献しています。

世界中には、地球の地質学的多様性と歴史を示す注目すべき火成岩がいくつかあります。 以下にいくつかの顕著な例を示します。

1. ジャイアンツコーズウェイ （北アイルランド）： このユネスコ世界遺産は、火山活動によって形成されたユニークな六角形の玄武岩の柱で知られています。 この柱は、数百万年前の玄武岩質溶岩流の冷却と収縮の結果です。
2. デビルズタワー (米国ワイオミング州): 印象的な一枚岩は、 フォノライト 斑岩、デビルズ タワーは火成岩の貫入のよく知られた例です。 マグマが地下で固まり、その後浸食によって露出したときに形成されたと考えられています。
3. ヴェスヴィオ山 (イタリア): 世界で最も有名な火山の 79 つであるヴェスヴィオ山は、西暦 XNUMX 年の噴火で古代都市ポンペイを埋没させたことで知られています。 この噴火による火山噴出物と火山灰により、都市の構造と遺物が保存されました。
4. ハワイ火山国立公園 (ハワイ、米国): キラウエアやマウナ ロアなどの活火山があるこの公園では、現在進行中の火山活動を紹介しています。 溶岩流と火山の景観は、地球の地質学的プロセスについての洞察を提供します。
5. 船積み (米国ニューメキシコ州): シップロックは火山の首であり、侵食されてそびえ立つ火山栓を残した古代の火山の残骸です。 ナバホ族にとっては神聖な場所と考えられています。
6. オーヴェルニュ火山 (フランス): この地域は一連の休火山が特徴で、その中には 6 万年以上前のものもあります。 ピュイ ド ドームは、この地域の象徴的な山の XNUMX つです。
7. ウルル (エアーズロック) とカタ・ジュタ (オルガス) (オーストラリア): ウルルとカタ・ジュタは火山ではありませんが、アルコシック岩石で構成される重要な岩石層です。 砂岩。 先住民アナング族にとって、それらは文化的、精神的に重要な意味を持っています。
8. クレーター湖 (オレゴン州、米国): この紺碧の湖は、数千年前の大噴火で崩壊した火山、マザマ山のカルデラを満たしています。 カルデラとその中の湖は、この火山活動の結果です。
9. グトルフォスの滝 (アイスランド): フヴィタ川によって形成されたグトルフォスは、ゲイシールの地熱地帯の近くにある象徴的な滝です。 周囲の風景はアイスランドの火山活動と地熱活動を表しています。
10. エアーズ ロック (ウルル) とカタ ジュタ (オルガス) (オーストラリア): 火山ではありませんが、これらの巨大な砂岩の地層は重要なランドマークであり、先住民アナング族にとって文化的に重要な意味を持っています。

これらの地層は、火成過程と地質学的歴史が地球の表面を形成し、畏敬の念を抱かせる風景やランドマークを残した多様な方法を浮き彫りにします。