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。
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花こう岩の小石を拾い、よく見てみましょう。一つの物質ではなく、色や輝きの異なる粒がかみ合っています。英国地質調査所（BGS）は、スコットランドのピーターヘッド産の花こう岩について、桃色の粒は長石、灰色でガラスのような粒は石英、黒い粒は黒雲母だと説明しています。それぞれが鉱物です。それらが集まった花こう岩全体は岩石です。
鉱物と呼べるもの
米国地質調査所（USGS）は、鉱物を、規則正しい内部構造と、特有の化学組成・結晶形・物理的性質を持つ、天然の無機質の元素または化合物と定義しています。この定義の各条件によって、鉱物ではないものが除かれます。鋼鉄や窓ガラスは人が作るので鉱物ではありません。ガラスには規則正しい内部構造もありません。砂糖は一定の化学式を持ち、結晶を作りますが、植物が作る有機物です。石英SiO₂はすべての条件を満たします。自然界ででき、原子が繰り返しのある配置に並び、どの試料も同じ組成を持ちます。
USGSの定義では、岩石は一種類以上の鉱物の集合体です。よく見られる鉱物には石英、長石、雲母、角閃石、かんらん石、方解石があり、岩石には花こう岩、玄武岩、石灰岩、砂岩があります。同じ鉱物が、まったく違う岩石に含まれることもあります。砂岩にも花こう岩と同じように石英、長石、雲母が含まれます。ただし砂岩では、すり減った粒が固められています。花こう岩では、溶けた岩石が冷える間に結晶が互いにかみ合うように成長しました。鉱物の集まり方から、岩石のでき方がわかります。
石英や長石などのケイ酸塩鉱物が多いのはなぜでしょうか。地殻の成分に注目してみましょう。地殻と大気を合わせた質量の約49%は酸素、約26%はケイ素です（OpenStax）。最も単純な例である石英SiO₂は、ケイ素と酸素だけでできています。
硬さを調べる
地質学者は色、光沢、割れ方、硬さなどの性質で鉱物を見分けます。ここでの硬さとは、引っかき傷のできにくさです。硬い鉱物は軟らかい鉱物に傷をつけますが、その逆はできません。1800年代初め、ドイツの鉱物学者フリードリヒ・モースは十種類の鉱物を選び、硬さを1から10に並べました。硬さの比較自体はもっと古く、米国国立公園局によると、紀元前300年ごろにはテオフラストスが著書『On Stones』で述べています。
試料を調べるときは、硬さのわかったもので傷をつけ、次に逆の組み合わせでも試します。鋼鉄の釘では傷がつき、銅貨ではつかない鉱物なら、硬度は3と4の間です。新鮮できれいな面を使い、硬さが近い場合は両方向で試しましょう。
数字が表すのは順序だけで、等間隔ではありません。USGSの宝石に関する報告によれば、硬度10のダイヤモンドは、9のコランダムより何倍も硬いのです。隣り合う順位なのは、その間に入る天然物がないからです。同じ報告は実用的な目安も示しています。普通のほこりには硬度7の石英が多く含まれます。そのため、毎日身につける宝石は石英より硬くないと、少しずつ光沢を失います。
| 鉱物 | 天然の無機物で、規則正しい内部構造と一定の組成を持つもの |
| 岩石 | 一種類以上の鉱物の集合体 |
| モース硬度7 | 石英。ガラスに傷をつけます |
| モース硬度3 | 方解石。銅とほぼ同じ硬さです |
| モース硬度1と10 | 滑石とダイヤモンド |
- 次のうち、鉱物はどれですか？
- 石英
- 窓ガラス
- 砂糖
- 花こう岩はどんなものですか？
- 複数の鉱物からできた岩石
- 一種類の鉱物
- ガラスの一種
- ピーターヘッド産の花こう岩で、黒い鉱物はどれですか？
- 黒雲母
- 石英
- 長石
- ガラス（5.5）に傷をつけ、トパーズ（8）には傷をつけられる鉱物の硬度として、考えられるのはどれですか？
- 7
- 4
- 9
- 爪で傷をつけられる鉱物の硬度は、多くてもおよそいくつですか？
- 2.5
- 5.5
- 7
- ダイヤモンド（10）はコランダム（9）より少しだけ硬いのですか？
- いいえ、何倍も硬く、数字は順序だけを表します
- はい、ちょうど一段階分だけ硬いです
- いいえ、同じ硬さです
- 毎日身につける宝石は、なぜ硬度7より硬いほうがよいのですか？
- ほこりに含まれる石英（7）が傷をつけるから
- 7未満の宝石は水に溶けるから
- 軟らかい宝石は法律で禁じられているから
- 地殻と大気の質量の約49.20%は酸素、約25.67%はケイ素です。合わせて何%ですか？ 小数第2位まで答えてください。
- 砂岩と花こう岩には、どちらも石英が含まれます。何が違いますか？
- 粒の集まり方
- 石英の化学式
- 違いはなく、同じ岩石です
- 次の鉱物を軟らかい順に並べてください。
- 鉱物：天然の無機物で、規則正しい構造と一定の組成を持ちます（USGS）。
- 岩石：鉱物の集合体です。花こう岩は石英、長石、雲母からできています。
- モース硬度：滑石の1からダイヤモンドの10まで。等間隔の目盛りではなく、順序を表します。
- 爪2〜2.5、銅3、ガラス5〜5.5、石英7。
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