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第６回　変成岩について

配付プリント等

• 内容：変成岩について。
• 配布プリント：２種：
  １）「第4章　変成岩」…『地殻・マントル構成物質』（185-210p）
  ２）「３．地殻の物質」…『基礎地球科学』（47-86p）
• 『（結晶）片岩』と『片麻岩』の試料を回覧。
• 紹介した参考図書：
  �@周藤賢治・牛来正夫（1997）：地殻・マントル構成物質．
  　　　（前述）
  �A西村祐二郎（編著）（2002）：基礎地球科学．
  　　　大学低学年向け教科書の一つ。

補足説明

全般	地球科学用語については『地球科学用語集』ページを参照。 単位については『単位について』のページを参照。 地質年代については『地質年代表』のページを参照。

• 変成岩については『岩石の種類』のページの『変成岩』を参照。
• 変成作用については『変成作用とは』のページを参照。
• ※フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』の『変成岩』および『結晶片岩』や『片麻岩』などを参考にしてください。
  ■Category:Metamorphic rocks／変成岩（Metamorphic rock）／変成作用（Metamorphism）／片麻岩（Gneiss）／Category:Gneiss／結晶片岩（Schist）／Category:Schist／大理石（Marble）／Category:Marble／

【基本的な変成岩】

• 片麻岩（へんまがん、gneiss、ナイス）：高温および高圧の変成条件下で形成される変成岩。火成岩の花崗岩に似ているが、源岩の種類の違いによって、構成鉱物は変動する。大陸地殻中〜深部に地表の岩石がもたらされて形成されるので、大陸地殻の形成史に関連する情報をもつ。	片岩（へんがん、schist、シスト）：高圧および中〜低温の変成条件下で形成される変成岩。圧力（応力、stress）に垂直な方向に押し潰されたような組織を示す（この写真は平らな面を撮っているので明瞭ではないが、下部に見える断面では平行な縞模様が見える）。
  変成岩（metamorphic rocks）は、地表付近にあった岩石が地下へ埋没し、地下の高温・高圧条件によって、構成鉱物の一部または全部が変化した岩石である。一般的な変成岩は、圧力と温度の両方の影響を受けて形成される。とくに両方の影響が大きい変成岩は、構成鉱物が粗粒であり等粒状になって、一見花崗岩に似る場合もあるが、このようなものは片麻岩と呼ばれる。比較的圧力の影響が大きい場合には応力のために層状を示すことがあり、その代表的なものが片岩である。これらは広域的に形成される場合が普通であるので広域変成岩に含まれる。また、特別に温度の影響が強い場合は熱変成（接触変成）岩と呼ぶことがあり、逆に圧力の影響が強い場合は動力変成岩と呼ぶことがある。

参考

• 地質標本鑑賞会　　http://www.gsj.jp/Muse/hyohon/hyohon.htm
  　（独）産業技術総合研究所（産総研）の地質調査総合センターの地質標本館による。『鉱物標本』、『岩石標本』。

【変成相と変成相系列】
　変成岩は、変成作用の重要な要因である温度と圧力の違いによって区別される。特定の温度・圧力条件下では、特定の鉱物の組合せが安定なため、それぞれ固有の鉱物を含む変成岩となりやすい。それぞれの固有の変成岩は、指標となる鉱物名などを用いた変成相（metamorphic facies）名で表わされる。実際には、鉱物組合せだけでなく化学組成も異なるため、それらを詳しく調べることで、生成した温度・圧力条件を決定できる場合が多い（地質温度計・地質圧力計という）。また、適当な放射性元素を含んでいれば、その母と娘の同位体組成を測定することにより、その半減期から生成年代を決定できる（放射年代という）。これらのデータがそろえば、含まれる岩石の時間と空間における変化の経路を決めることが可能であり、それは地殻変動を明らかにするための情報を与える。このような変化の経路はプレート運動と関連しており、世界的にはいくつかの系列を示す場合が多く、これらは変成相系列（metamorphic facies series）と呼ばれる。

・１bar（バール）＝10⁶dyn/cm²＝10⁵N/m²＝10⁵Pa（パスカル）
・1 M（メガ）Pa＝10⁶Pa＝10bar＝0.01 kb（キロバール：１キロバールはほぼ1000気圧に等しい）
・1 G（ギガ）Pa＝10⁹Pa＝10⁴ bar＝10 kb
・静水圧（hydrostatic pressure）では、10 km深度で約1 kbとなる。また、密度3（g/cm³）程度の鉱物から構成される地殻での静岩圧（lithostatic pressure、overburden pressure）では、10 km深度で約3 kbとなり、平均地殻厚さ30 kmの地殻の底では約9 kbとなる。

• A high geothermal gradient such as the one labeled "A" , might be present around an igneous intrusion, and would result in metamorphic rocks belonging to the hornfels facies. Under a normal to high geothermal gradient, such as "B", rocks would progress from zeolite facies to greenschist, amphibolite, and eclogite facies as the grade of metamorphism (or depth of burial) increased. If a low geothermal gradient was present, such the one labeled "C" in the diagram, then rocks would progress from zeolite facies to blueschist facies to eclogite facies. 〔Tulane UniversityのDepartment of Earth & Environmental SciencesのStephen A. Nelson氏による『Geology Courses』の『Earth & Environmental Sciences 211　EARTH MATERIALS』の『Metamorphic Facies & Metamorphism and Plate Tectonics』の中の『Metamorphic Facies』から〕 A（高温低圧型）・B（中温中圧型）・C（低温高圧型）は変成相系列と呼ばれる。

• 〔総合地質情報研究グループの『ベータ版』の『シームレス地質図サポートページ』の『岩石や地層のでき方』から〕

【対の変成帯の成因】
　広域変成岩（regional metamorphic rocks）の成因はプレートテクトニクスに基づいて解釈される。それにより、高圧低温型と低圧高温型の変成帯（metamorphic belt）が対になって存在する理由も説明されている。
　一方、接触変成岩（contact metamorphic rock：熱変成岩、thermal metamorphic rock）はマグマの近辺においてのみ形成され、動力変成岩（dynamic metamorphic rock）は断層（fault）内部にのみ形成される。

• 変成岩の形成されうる場所 〔総合地質情報研究グループの『ベータ版』の『シームレス地質図サポートページ』の『岩石や地層のでき方』から〕

• 〔Steven Dutch氏（Natural and Applied Sciences, University of Wisconsin-Green Bay）による『296-492 Crustal Movements: Fall 2004』の『Continental Drift and Plate Tectonics』の『Subduction Zones and Orogeny』から〕