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第７回　堆積岩について

配付プリント等

• 内容：堆積岩について。
• 配布プリント：2種：
  1）「第3章　堆積岩」…『地殻・マントル構成物質』（169-184p）
  2）「1．正常堆積物」、「2．沖積層」、「3．付加体堆積物」…『地質基準』（21-67p）
• 『砂岩』と『頁岩』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日本地質学会地質基準委員会（編著）（2001）：地質基準
  　　　専門書。
  『０.１　地質基準とは
  　地質学は地球を構成する物質を調べる学問であり、近代科学としては最も古い歴史を有している。地球を構成する物質についてどのような調査や研究が必要であり、国際学会などで注目されている最先端の研究はどのようなものであるかを、系統的なまとめたものが“地質基準”である。
  　日本列島は海洋プレート（oceanic plate）が沈みこむ島弧であり、プレート沈みこみにともなう付加体堆積物（accretionary complex）や島弧火山岩を主体として構成されている。これらの岩石は、地質学が発展した古い大陸地域に位置する欧米では主体を占めず、研究もすすんでおらず、正面から取りくむ教科書も少なかった。この本はプレート沈みこみにともなう地質体をはじめ、日本列島を構成しているすべての地質体を系統的に取りあつかったものである。この基準はほかの惑星や月などの衛星の構成物質を調査するさいにも適用されることとなろう。』（1pから）

補足説明

全般	地球科学用語については『地球科学用語集』のページを参照。 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。

• 堆積岩については『岩石の種類』のページの『堆積岩』を参照。
• 堆積作用については『堆積作用とは』のページを参照。
• 石灰岩（鉱石名は石灰石）については、『岩石の種類』（石灰岩）や『工業鉱物資源』（石灰石→セメント→コンクリート）や『サンゴ礁について』（サンゴの骨格→石灰岩）や『微生物について』（石灰質の殻を持ったプランクトン→石灰岩）などのページを参照。
• ※フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』の『堆積岩』および『砕屑岩』（『砂岩』や『頁岩』など）や火山砕屑岩（『凝灰岩』など）や生物岩（『石灰岩』や『チャート (岩石)』など）や化学的沈殿岩（『蒸発岩』や『マンガン団塊』など）などを参考にしてください。また、『地層』なども。
  ■風化（Weathering）／侵食（浸食）（Erosion）／堆積（Sedimentation）／堆積物（Sediment）／続成作用（Diagenesis）／堆積岩（Sedimentary rock）／
  ■地層（Stratum）／成層（Stratification）／（Geological formation）／Category:層序学（Category:Stratigraphy）／層序学（Stratigraphy）／（Lithostratigraphy）／（Category:Lithostratigraphy）／鍵層（Key bed）／地層同定の法則（化石による地層同定の法則、Principle of faunal succession）／地層累重の法則（Law of superposition）／（Principle of original horizontality）／（Principle of lateral continuity）／（Cross-cutting relationships）／
  ■砕屑物（Clastics、Detritus）／砕屑岩（Clastic rock）／礫岩（Conglomerate (geology)）／砂岩（Sandstone）／泥岩（Mudstone）：シルト岩と粘土岩を含む／頁岩（Shale）／粘板岩（Slate）〔この岩石は変成岩とされることもある〕／
  ■火山噴出物（volcanic product）／火山砕屑物（Pyroclastic material）／火山砕屑岩（Pyroclastic rock）／火山岩塊（Volcanic block）／火山礫（Lapilli）／凝灰岩（タフ、Tuff）／火山灰（Volcanic ash）／軽石（Pumice）／スコリア（Scoria）／テフラ（Tephra）／溶岩（Lava）／火砕流（Pyroclastic flow）／火山ガス（Volcanic gas）／
  ■生物岩／石灰岩（Limestone）／石灰石（鉱石名）／方解石（Calcite：鉱物名）／Category:炭酸カルシウム（Calcium carbonate⇒Category:Limestone）／大理石（Marble：普通は変成岩）／苦灰岩（Dolostone）／チャート (岩石)（Chert）／珪藻土（Diatomaceous earth）／石炭（Coal）／
  ■化学岩／蒸発岩（Evaporite）／岩塩（Halite：鉱物名でもある）／石膏（Gypsum：鉱物名）／

【基本的な堆積岩】

• 砂岩（さがん、sand stone）：構成鉱物の粒径が2mm〜1/16mmの砕屑岩（clastic rock）。	泥岩（でいがん、mud stone）：構成鉱物の粒径が1/16mm以下の砕屑岩（clastic rock）。
  堆積岩（sedimentary rocks）は、地表における風化・浸食・運搬・堆積作用によって形成される岩石であり、砕屑岩が主体である。地表環境条件下で不安定な鉱物は、破砕と分解の過程で消失するため、一次鉱物（源岩を構成していた鉱物）の種類は限られる（主に石英および長石の一部が残る。他には岩片状のものも残る。さらに地表条件で安定な粘土鉱物のような二次鉱物も形成される）。一方、破砕によって半分また半分と粒径が小さくなると仮定すれば、(1/2）nとして構成鉱物の大きさを表せる。人為的に2mmや(1/2）4mm（＝1/16mm）などが砕屑物の大きさの境界として使われ、2mm以上の粒子から構成されるものは礫、2mm〜1/16mmは砂、1/16mm以下は泥とされている。これらの堆積物（sediment）は地下での続成作用（diagenesis）によって粒子間が固定されると、堆積岩（sedimentary rock）となる。これらは層状の組織・構造を持つので一般に地層（stratum）と呼ばれる。

【堆積岩の分類】

• 表22.2　堆積岩の簡単な分類 (A) 砕屑性堆積岩（detrital sedimentary rocks） (1) 粗粒のもの 例は礫岩、角礫岩。 (2) 中粒のもの 例は砂岩。 (3) 細粒のもの 例は頁岩、泥岩。 (B) 化学的=生物的堆積岩（chemical-organic sedimentary rocks） (1) 炭酸塩を主とするもの 例は石灰岩、ドロマイト。 (2) シリカ質（siliceous） 例はチャート、ダイアトマイト。 (3) 鉄質（ferruginous） 例は鉄鉱層。 (4) アルミナ質（aluminous） 例はボーキサイト。 (5) 燐酸塩質（phosphatic） 例はフォスフォライト。 (6) 水溶性塩類 例は岩塩、石膏などの蒸発岩（evaporite） (7) 炭素質（cabonaceous） 例は石炭。 都城･久城（1975）による『岩石学�U』から

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』。

【堆積岩（砕屑岩）の分類】
　一般的な堆積岩は、構成鉱物の組合せは限られているが粒径の変化が大きいので、粒径（particle size、grain size）に応じて分類される。(1/2）ⁿ〔nは整数、下図のφに等しい〕のように粒子が細粒化されることを前提として分類されている〔Wentworth scale／Udden-Wentworth scale（Krumbein phi scale）〕。とくに2mmと1/16mmと1/256mm〔堆積物では、礫（boulder-cobble-gravel/pebble-granule）−砂（sand）−シルト（silit）−粘土（clay）の境界、シルトと粘土を合わせて泥（mud）とも呼ぶ：堆積岩では、それぞれ礫岩（breccia-conglomerate）−砂岩（sandstone）−シルト岩（siltstone）−粘土岩（claystone）の境界、シルト岩と粘土岩を合わせて泥岩（mudstone）とも呼ぶ〕が分類の境界値として用いられている。

• ●ふつうの堆積岩の例． 礫岩：礫を主体とする岩石 砂岩：砂を主体とする岩石 シルト岩：シルトを主体とする岩石 泥岩：シルトや粘土を主体とする岩石 　など． ●火山噴出物起源の堆積岩(火砕岩)の例． 凝灰岩（tuff）：火山灰（volcanic ash）を主体とする岩石 火山礫凝灰岩（lapilli tuff）：火山灰を主体とし，火山礫（lapilli）を含む岩石 凝灰角礫岩（tuff breccia）：火山灰を主体とし，火山岩塊（volcanic blocks）や火山礫を含む岩石 　など． ●生物起源の堆積岩の例． 石灰岩（limestone）：石灰質の殻をもつ生物 (*1) 起源の岩石 チャート（chert）：珪質の殻をもつ微生物 (*2) 起源の岩石 　(*1) サンゴ（coral），有孔虫（foraminifera）など 　(*2) 放散虫（radiolarian），珪藻（diatom）など

  〔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『岩石と地層の分類』から〕 　堆積岩は、上記の『ふつうの堆積岩』として形成されるものが代表であり、砕屑岩（clastic rock）ともいう。これに火山噴出物が混じり、そして量的にも多ければ火山砕屑岩（略して火砕岩、pyroclastic rock）と呼ぶ。ほかに、化学的な沈殿物が主体である化学的沈殿岩（あるいは化学的堆積岩、chemical sedimentary rock）、および生物起源の生物岩（organic sedimentary rock）がある。

【流速および砕屑物の粒径（半径）と浸食・運搬・堆積との関係】
　河川における、流速と堆積物の粒径（Clay＝粘土、Silt＝シルト、Sand＝砂）との関係を示す図であり、Erosionの領域では浸食作用が起こり、Transportの領域では運搬作用が起こり、Depositionの領域では堆積作用が起こることを示す。

• Figure 10w-2: This graph describes the relationship between stream flow velocity and particle erosion（浸食）, transport（運搬）, and deposition（堆積）. The curved line labeled "erosion velocity" describes the velocity required to entrain particles from the stream's bed and banks. The erosion velocity curve is drawn as a thick line because the erosion particles tends to be influenced by a variety of factors that changes from stream to stream. Also, note that the entrainment of silt and clay needs greater velocities then larger sand particles. This situation occurs because silt and clay have the ability to form cohesive bounds between particles. Because of the bonding, greater flow velocities are required to break the bonds and move these particles. The graph also indicates that the transport of particles requires lower flow velocities then erosion. This is especially true of silt and clay particles. Finally, the line labeled "settling velocity" shows at what velocity certain sized particles fall out of transport and are deposited. 〔Okanagan University CollegeのDepartment of GeographyのMichael Pidwirny氏によるPhysicalGeography.netの『FUNDAMENTALS OF PHYSICAL GEOGRAPHY』の『CHAPTER 10: Introduction to the Lithosphere』の中の『(w). Erosion and Deposition』から〕

【層序区分】

• 表１　層序区分*1のカテゴリと単元用語のまとめ カテゴリ おもな単元用語 岩相層序単元 層群（group） 　層（formation） 　　部層（member） 　　　単層（bed）・流（flow） 不整合境界単元 シンセム（synthem） 生層序単元 バイオゾーン（biozone） 　区間帯（range zone） 　間隔帯（interval zone） 　系列帯（lineage zone） 　群集帯（assemblage zone） 　多産帯（abundance zone） 　そのほかのバイオゾーン 磁場極性層序単元 磁極帯（polarity zone） そのほか*2 〜帯（-zone）*3 年代層序単元 対応する地質年代単元 累界（eonothem） 　界（erathem） 　　系（system） 　　　統（series） 　　　　階（stage） 　　　　　亜階（substage） 累代（eon） 　代（era） 　　紀（period） 　　　世（epoch） 　　　　期（age） 　　　　　亜期（substage）／期 年代帯（chronozone）*4 クロン（chron）*4 *1：もし補助的な階層が必要ならば、適切な場合には亜と超を単元名のまえにつける。ただし、命名を不必要に複雑にするのをさけるよう抑制することを勧告する *2：鉱物・安定同位体・環境・地震波などに関する非公式単元 *3：適切な接頭語とともに使用 *4（訳編者追加）：磁場極性層序単元に対応する年代層序単元・地質年代単元はそれぞれ、磁極節（chronozoneまたはpolarity chronozone）・磁極期（chronまたはpolarity chron） 日本地質学会（訳編）（2001）による『国際層序ガイド』から

【日本の地質】
　地表に分布する岩石の種類や生成時代などを地質（geology）と呼ぶが、日本の全域で調査が行われており、概略は次のようになっている。慣例的に、土壌を剥がした基盤岩（basement rock）の表層について表わすことになっている。堆積岩〔プレート（plate）の沈み込み（subduction）に伴う付加体（accretionary prism、accretionary wedge）としてのものが主体〕がもっとも多く、次に火成岩の火山岩が多い。

• 第2表　日本列島を構成する各種岩石の分布面積

  岩種	地質時代* （geologic time）	面積（km2）	比率（％）
  堆積岩 （sedimentary rock）	第四紀（Quaternary） 新第三紀（Neogene） 古第三紀（Paleogene） 白亜紀（Cretaceous） ジュラ紀（Jurassic） 三畳紀（Triassic） 古生代（Paleozoic）	80,228.16 46,822.76 7,122.90 10,207,19 757.06 1,139.80 3,571.21	21.36 12.47 1.90 2.72 0.20 0.30 0.96
  	第四紀−古生代	149,849.08	39.91
  堆積岩を主とする 付加コンプレックス （accretionary complex）	古第三紀−古生代	60,802.94 〔異地性岩体：3,215.41〕	16.19
  火成岩（igneous rock）を主とする 付加コンプレックス	古第三紀−古生代	3,661.73	0.98
  超苦鉄質（ultramafic）火成岩類）	先新第三紀 （Pre-Neogene）	1,876.98	0.50
  火山岩 （volcanic rock）	第四紀 新第三紀 古第三紀 白亜紀	41,629.97 44,685.16 4,261.61 15,092.42	11.09 11.90 1.13 4.02
  	第四紀−白亜紀	105,669.16	28.13
  深成岩 （plutonic rock）	新第三紀 古第三紀 白亜紀 先白亜紀	3,947.43 5,339.90 28,498.26 1,422.46	1.05 1.42 7.59 0.38
  	新第三紀−古生代	39,208.05	10.44
  変成岩 （metamorphic rock）	先新第三紀	14,472.51 〔低圧型：　4,207.01〕 〔高圧型：10,265.50〕	3.85
  合計		375,540.47
  堆積岩（付加コンプレックスを含む） 火成岩（付加コンプレックス及び超苦鉄質火成岩を含む） 変成岩			56.10 40.05 3.85
  *）100万分の1日本地質図第3版には、新第三紀と古第三紀との境界にまたがる年代（PG4）の地質単位がある。ここではそれらの年代をより近い古第三紀とした。

• 第3表　各種岩石の分布面積の比較（％）

  	Saito & Mitsuchi （1956）	小野・礒見 （1967）	磯山ほか （1984）	村田・鹿野 （1995）
  堆積岩 　〔第四紀〕 　〔新第三紀〕 　〔古第三紀〕 　〔白亜紀〕 　〔ジュラ紀〕 　〔三畳紀〕 　〔古生代〕 　〔付加コンプレックスなど〕	61.1 20.7 18.9 （上に含まれる） 2.7 1.0 0.3 12.2 5.3	55.3 16.5 16.3 （上に含まれる） 3.1 1.1 0.3 12.0 6.0	58.3 19.3 15.4 3.9 6.8 0.9 0.4 11.6 −	56.2 21.4 12.5 1.9 2.7 0.2 0.3 1.0 16.2
  火山岩 　〔第四紀〕 　〔新第三紀〕 　〔古第三紀〕 　〔白亜紀〕	21.1 20.4 （上に含まれる） − −	28.2 5.6 17.8 0.0 3.8	26.1 8.8 13.1 (下に含まれる） 4.2	28.1 11.1 11.9 1.1 4.0
  深成岩 　〔新第三紀〕 　〔古第三紀〕 　〔白亜紀〕 　〔先白亜紀〕	14.2 （白亜紀噴出岩を含む） − − − −	13.1 0.9 0.0 10.6 0.4	11.6 1.0 （下に含まれる） 9.7 0.9	10.4 1.0 1.4 7.6 0.4
  超塩基性岩など	0.9	1.2	−	0.5
  変成岩 　〔低圧型〕 　〔高圧型〕	3.6 0.9 2.7	4.6 1.3 3.3	4.1 1.2 2.9	3.8 1.1 2.7
  湖沼を除く総面積（km2）	369,800	369,610	378,438.6	375,540.47

• 〔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『日本列島の地質と構造』から〕

【地質学的な諸作用と岩石】
　風化作用→浸食作用→運搬作用→堆積作用（堆積物の形成）→続成作用（堆積物から堆積岩へ）→変成作用（変成岩の形成）→火成作用（火成岩の形成）のようなサイクルが重要である。

• 図.1　プレートテクトニクスから見た岩石の地質学的なサイクルと地学現象の概念（平野 1996に着色） 〔国土防災技術（株）の『技術情報』の『技術・研究ノート』の『地質学入門』の中の『岩盤・岩石の種類』から〕