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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。

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変成岩は火成岩や堆積岩からできます。どちらかの矢印にある「熱・圧力」をタップしてみましょう。

変成とは、形が変わることです。変成岩は、もとは火成岩、堆積岩、または別の変成岩でした。それが高温、高圧、鉱物を多く含む熱い流体、あるいは多くの場合それらの組み合わせによって変化しました。こうした条件は地球深部やプレートが接する場所にあります。BGSによると、岩石はそこに数百万年とどまることもあり、鉱物の物理的・化学的性質が変わるのに十分な時間があります。

変わっても、溶けない

大切な条件は、岩石が溶けないことです。溶ければマグマになり、やがて火成岩になります。変成作用では、鉱物が固体のまま再結晶します。原子が並び替わって新しい鉱物になったり、浸透する流体と反応したりします。できた岩石は、ふつう元のものより密度が大きく、緻密です。融点に近づいた岩石は一部が溶けることがあり、Physical Geologyでは、変成岩と火成物質の混ざったその岩石をミグマタイトと呼んでいます。

片理：押されてできる縞模様

岩石がある方向から特に強く押されると、雲母のような平たい鉱物や細長い鉱物が、その力に直角に並んで成長します。岩石にできる縞状・薄板状の構造を片理といい、圧力の向きを記録しています。Physical Geologyは、頁岩のような泥質岩からできる片理のある岩石を、変成度、つまり変成作用の強さの順に示しています。最初に粘板岩ができます。雲母の薄片は肉眼で見えませんが、平たい板状に割れやすい岩石です。さらに加熱された千枚岩には、雲母による光沢があります。片岩になると雲母の結晶が肉眼で見えるほど育ちます。片麻岩では、鉱物が明るい帯と暗い帯に分かれます。

変成度温度
ごく低い150〜300 °C
低い300〜450 °C
中程度450〜550 °C
高い550 °C超
原岩変成度が上がると
泥質岩（頁岩）粘板岩（ごく低い）、千枚岩（低い）、片岩（中程度）、片麻岩（高い）
花こう岩中程度まではほぼ変化せず、高い変成度で花こう岩質片麻岩になります
砂岩低い変成度ではほぼ変化せず、中程度から珪岩になります
石灰岩ごく低い変成度ではほぼ変化せず、低い変成度から大理石になります

鉱物が平たくも細長くもないため、強く押されても片理ができない岩石もあります。石灰岩は主に方解石でできていて、その粒は一定方向に並びません。加熱されると再結晶して大理石になり、含まれていた化石は壊れます。純粋な方解石からは白い大理石ができ、不純物があると、英語のmarbled（大理石模様の）が表す渦のような模様がつきます。砂岩は、シリカが石英の粒を結びつけて珪岩になります。Physical Geologyの上の表は、花こう岩の鉱物が数百度まで安定しているため、高い変成度になるまでほぼ変化しないことも示しています。

一つの露頭から、すべての経過を読み取れることもあります。Physical Geologyには、カナディアン・ロッキーの粘板岩の巨礫が紹介されています。もとの堆積層が明暗の帯として残り、それとは違う角度で粘板岩の片理が横切っています。地層は泥の積もり方を、片理は後に岩石が押された向きを記録しています。

マグマの周りで焼かれる

変成作用がすべて地下深くで起こるわけではありません。熱いマグマが冷たい岩石に入り込むと、隣の岩石は圧力を受けず、溶けることもなく加熱されます。これが接触変成作用です。ホルンフェルスなどの接触変成岩は、一方向から強く押されないので、ふつう片理がありません。一方、プレートが衝突し、広い範囲で岩石が埋没して押されると、広域変成作用によって、片理のある粘板岩、片岩、片麻岩ができます。

片理一定方向の圧力によって鉱物が平行に並ぶ構造
石灰岩 →大理石
砂岩 →珪岩
接触変成作用熱いマグマの隣で、岩石が溶けずに加熱されること
  1. 変成作用の間に、岩石に起きてはいけないことは何ですか？
    • 溶けること
    • 加熱されること
    • 押されること
  2. 石灰岩は何になりますか？
    • 大理石
    • 粘板岩
    • 珪岩
  3. 砂岩は何になりますか？
    • 珪岩
    • 大理石
    • 片麻岩
  4. 泥質岩からできる片理のある岩石を、変成度の低い順に並べてください。
  5. 片理は何によってできますか？
    • 一方向から強く押され、平たい鉱物が並ぶこと
    • 溶岩の急速な冷却
    • 水中に沈む砂の層
  6. 大理石にふつう片理が見られないのはなぜですか？
    • 方解石の粒が一定方向に並ばないから
    • まったく加熱されずにできるから
    • 火成岩だから
  7. 熱い貫入岩の隣で、強く押されることなく加熱された岩石は、何を受けましたか？
    • 接触変成作用
    • 広域変成作用
    • 膠結作用
  8. 大理石に化石が少ないのはなぜですか？
    • 再結晶によって壊れるから
    • 大理石は陸上でできるから
    • 大理石は新しすぎるから
  9. 粘板岩はどのように割れやすいですか？
    • 平たい板状に割れます
    • 丸い粒に分かれます
    • 割れずに曲がります
  10. 片麻岩は550 °C超、粘板岩は約150〜300 °Cでできます。550 °Cは、粘板岩の温度範囲の上限より何度高いですか？
ポイント
  • 変成岩：熱、圧力、流体によって、溶けずに変化した岩石です。
  • 一定方向の圧力が片理を作ります。変成度が上がると、粘板岩、千枚岩、片岩、片麻岩の順に変わります。
  • 石灰岩 → 大理石、砂岩 → 珪岩。ふつう片理はありません。
  • 接触変成作用はマグマの隣で岩石を加熱し、広域変成作用はプレートが衝突する場所で起こります。
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