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岩石と鉱物

石英の粒は、花こう岩から海辺の砂になり、砂岩を経て珪岩になるまでに、どんな道をたどるのでしょうか。岩石の循環をクリックでたどり、火成岩・堆積岩・変成岩の見分け方を学びます。モース硬度で鉱物を調べ、40億年前の岩石の年代を求める方法も見てみましょう。

進み具合

このコースについて

ピーターヘッド花崗岩のかけらは、三つの鉱物のモザイクです。ピンク色の長石、灰色でガラスのような石英、黒い黒雲母です。同じ石英の粒が、花崗岩の中にあることも、砂として浜辺に流れ着くことも、固まって砂岩になることも、最後に珪岩になることもあります。岩石は動かないものではなく、長い循環の中の段階の一つで、このコースでは一粒の石英の旅を追いかけます。西オーストラリアのジルコンの結晶は約 44億歳で、地球上で見つかっているどの岩石全体よりも古いものです。

六つの単元は、鉱物から始まり、次に岩石をできかたで分類します。火成岩は冷えたマグマからできます。黒曜石は火山ガラスで、溶岩があまりに速く冷えたため、原子が並んで結晶になる時間がなかったものです。堆積岩は、古い岩石から粒を一つずつ積み重ねてできていて、地球の表面に出ている岩石の大部分を占めます。変成岩では、スレート、千枚岩、片岩、片麻岩が、すべて同じ泥岩から始まることがあります。違いは温度で、約 150 °C から 550 °C を超える温度まで、どれだけ熱くなったかで決まります。岩石の循環の単元では三つの岩石の仲間をつなぎ、最後の単元では、地質学者が岩石の年代をどう測るかを示します。実験は動かせる岩石の循環図です。箱や過程をタップすると詳しい説明が出ます。「経路をたどる」を押すと、岩石が六段階のランダムな道筋をたどります。アカスタ片麻岩では、ジルコンの結晶がいつできたかが記録されています。

はじめる前に

最初に鉱物とは何かから始まるので、事前に学ぶものはありません。火山と地震を見たことがあれば、火成岩の単元は親しみやすく感じられます。自宅で石のモース硬度の引っかき試験をしたいなら、爪があれば十分です。

終わったら

火成岩、堆積岩、変成岩を見分け、黒曜石に結晶がない理由と、同じ泥岩が熱が上がるにつれてスレート、片岩、片麻岩になる理由を説明し、石英の粒を追って岩石の循環をひと巡りできるようになります。乱されていない岩石で最も古い層を読み、地球の 45.4 億年と最古のジルコンの 44 億年のような年代を比べることもできます。

  1. 1鉱物ピーターヘッド産の花こう岩は、桃色の長石、灰色でガラスのような石英、黒い黒雲母という三つの鉱物が組み合わさっています。
  2. 2火成岩黒曜石は火山ガラスです。溶岩が急激に冷え、原子が結晶として並ぶ時間がありませんでした。
  3. 3堆積岩地表に露出する岩石の大部分は、古い岩石のかけらが粒ごとに積み重なってできた堆積岩です。
  4. 4変成岩粘板岩、千枚岩、片岩、片麻岩は、どれも同じ泥質岩からできます。違うのは、約150 °Cから550 °C超まで、どの程度加熱されたかです。
  5. 5岩石の循環石英の粒は花こう岩の中にあり、やがて海辺へ流されて砂になり、固まって砂岩になった後、珪岩になることもあります。
  6. 6岩石の年代西オーストラリア産の小さなジルコン結晶は約44億年前のもので、地球で見つかったどの岩石全体よりも古いものです。

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このコースの出典 (18)
  • USGS FAQs (usgs.gov/faqs): What is the difference between a rock and a mineral? (mineral definition; common minerals quartz, feldspar, mica, amphibole, olivine, calcite; rock = aggregate of one or more minerals)
  • What are igneous rocks? (Latin for fire; intrusive/plutonic slow cooling over thousands or millions of years, coarse grained, granite, diorite, gabbro, peridotite; extrusive/volcanic fine grained or glassy, vesicular, rhyolite, andesite, basalt, obsidian)
  • What are sedimentary rocks? (layering; siltstone, sandstone, conglomerate, limestone, shale; clay, silt, sand, pebbles larger than 2 mm; chert; limestone precipitated from water)
  • What are metamorphic rocks? (heat, pressure, hot mineral-rich fluids; not melted; denser; phyllite, schist, gneiss, quartzite, marble; foliation; contact metamorphism)
  • USGS Find-A-Feature: Fossil (fossils almost exclusively in sedimentary rocks)
  • USGS Fossils, Rocks, and Time (pubs.usgs.gov/gip/fossils: most rocks exposed at the surface are sedimentary; gravel to conglomerate, sand to sandstone, mud to mudstone or shale; Nicholas Steno mid-1600s; Law of Superposition; William Smith; Law of Fossil Succession)
  • USGS Geologic Time: Age of the Earth (pubs.usgs.gov/gip/geotime/age.html: radiometric dating, half-lives 700 million to more than 100 billion years, Acasta Gneisses 4.03 Ga, Isua 3.7 to 3.8 Ga, zircons 4.3 Ga and 4.4 Ga in Western Australia, Moon rocks 4.4 to 4.5 Ga, meteorites 4.53 to 4.58 Ga, Earth 4.54 Ga with uncertainty under 1%, rocks over 3.5 billion years on all continents)
  • USGS Mohs Hardness Scale image page and USGS Bulletin 1042-G Gem Stones of the United States (ten minerals, relative scale, diamond many times harder than corundum, much dust is silica, quartz 7)
  • NPS Mohs Hardness Scale (Theophrastus, On Stones, about 300 BC)
  • Physical Geology H5P Edition 5.6 Mineral Properties (opentextbc.ca, reference materials: natural fingernail 2 to 2.5, copper 3, steel nail 4, glass and knife 5 to 5.5, streak plate 6.5 to 7)
  • Physical Geology 2nd ed. 7.2 Classification of Metamorphic Rocks (Steven Earle, opentextbc.ca: slate, phyllite, schist, gneiss by grade; grade table 150 to 300, 300 to 450, 450 to 550, above 550 °C; marble, quartzite, hornfels; migmatite)
  • British Geological Survey, Discovering Geology: Rocks and minerals (rock cycle, Peterhead granite feldspar, quartz and biotite, limestone to marble, shale to slate, contact metamorphism, mineral definition)
  • Weathering (biological, chemical, physical, freeze-thaw)
  • Geological processes (erosion, deposition)
  • BGS Geology dataset page (schist and gneiss recrystallized in the solid state)
  • Geological Society of London, Compaction and Cementation (calcite, silica, iron oxides, clay minerals as cements)
  • OpenStax Chemistry 2e 1.2 (oxygen 49.20% and silicon 25.67% of the mass of Earth's crust and atmosphere)
  • USGS Water Density (ice about 9% less dense than water).

確認日: 2026-10-17