『15.1 岩石と記載的岩石学
岩石にいろいろな種類があることに気がついて、それらを肉眼的に区別して名前をつけることは、極めて古い時代から始まった。古代ローマの時代には、もうかなりの名前があった。今日一般に使われている岩石名のなかでも、syenite、basaltなどは、そのように古い時代に始まったものである。
しかし、本来の岩石の科学的名称が始まるためには、岩石を、鉱物や化石や地質学的岩体からはっきり区別する必要がある。すなわち、岩石の名前というものは、数cmあるいは数十cm程度の標本的な大きさの塊りのもっている性質にもとづいて与えられる。岩石は一般に、鉱物の集合体である。そして、岩石が集って地質学的な岩体を構成する。この区別が不十分ながら意識的に行なわれ始めたのは、18世紀の末ごろからである。
岩石の性質を記載し、名前をつけ、分類するような種類の研究を行なう学問を、記載的岩石学または岩石記載学(petrography)という。それに対して、もっと一般的な岩石学(記載的岩石学をも含む)をpetrologyという。
15.2 記載的岩石学の歴史
記載的岩石学の始まりに大きな貢献をしたのは、18世紀の末ごろドイツのフライベルグ鉱山学校の教授であったA.G.Werner(1749〜1817)である。彼は、今日では主として、岩石の水成論という学説の主唱者として記憶されているが、岩石や鉱物の記載的な方面の開拓者としての功績が大きかった。
Wernerや彼の後継者たちは、肉眼やルーペで岩石の鉱物組成や組織をできるだけ正確に観察して記載した。しかし、鉱物組成や組織を正確に決めるということは、肉眼やルーペだけではとてもできないことである。したがって、彼らの観察には、狭い限界があった。たとえば玄武岩のように細粒の岩石の鉱物組成は、全く決めようがなかった。したがって当時は、玄武岩は鉱物の集合ではなくて、均質な物質だと考える人が多かったのも当然であった。この点からみると、本格的な記載的岩石学は、偏光顕微鏡が使われるようになって始まったともいえよう。
すでに第3章でのべたように、偏光プリズムや薄片の作り方を発明したのはWilliam Nicolであり、これを使ってはじめて有意義な岩石学的観察を行なったのは、1850年代のH.C.Sorbyであった。この種の研究は、その後ドイツとフランスで発達するようになった。ことに、ライプテツィッヒ大学のF.Zirkel(1838〜1912)と、ハイデルベルグ大学のH.Rosenbusch(1836〜1914)とが、体系的な記載・命名・分類を行ない、記載的岩石学の最高の権威となった。Zirkelの“Lehrbuch
der Petrographie”(第2版、3巻、1893〜'94)や、Rosenbuschの“Elemente der Gesteinslehre”(第3版、1巻、1910)などは、ことに広く読まれて、世界に大きな影響を及ぼした。津和野藩出身の小藤文次郎(1856〜1935)は、1881年ドイツに留学し、岩石学をZirkelに学び、この学問をわが国に伝えた。
1873年から1890年ごろまでは、記載的岩石学の全盛時代で、それが岩石学全体を代表していた。しかしその後、岩石の成因論的研究が進み、20世紀の岩石学の中心はそちらに移った。
岩石を分類することは、岩石の性質の詳細な観察とともに18世紀の末ごろ始まった。しかし、18世紀の末ごろから19世紀初期にかけての、Wernerなどの分類では、まだ、岩石と地質学的岩体(岩層)との違いが意識されていなかったために、分類に混乱があった。彼らは、岩石をまず地質時代によって大分けし、それをさらに標本的な性質によって細分しようとした。鉱物と岩石と地質学的岩体をはっきり区別して、そのような意味での岩石を時代に関係なく分類するという試みは、1827年出版されたフランスのA.Brongniartの著作において、はじめて大いに強調された。しかし、岩石の分類や名前のなかに、地質時代による区別を入れる習慣は、その後もなかなか消えず、ZirkelやRosenbuschにまで残っていた。
ZirkelやRosenbuschの提案した岩石の分類命名法は、主としてそれを構成している鉱物の種類(鉱物の組合せ)とごく大たいの量の割合にもとづくものであった。その点で、それらは、定性的な鉱物学的分類法とよばれることがある。その後岩石名の意味をもっとはっきりさせるために、鉱物の量の精密な割合を岩石名の定義のなかに入れることが、いろいろな人によって提案された。たとえば、A.Johannsenの“A
Descriptive Petrography of the Igneous Rocks”(4巻、1931〜1938)は、今日一般に用いられている最も詳細な、火成岩の記載書であるが、この本はそういう定量的な鉱物学的分類法の一つにもとづいて書かれている。そのほかに、岩石の化学組成にもとづく、化学的分類法も、いろいろ提案された。
岩石の分類命名法があまり不統一なので、それをもっと統一して、名前の誤解や混乱をなくしようということが、これまでに何回か試みられた。その一つとして、現在、国際地学連合(International
Union of Geological Sciences)のなかにそのための委員会があって、ことに火成岩の分類命名について国際的な統一案をつくりつつある。それは、定量的な鉱物学的分類法の一種になるであろう。
こういういろいろな分類命名法のそれぞれには、その長所と短所とがある。どの分類命名法が良いかは、個々の場合の目的によってちがうのである。いつでも他のすべての分類命名法よりも良いような、絶対に最良の分類命名法というものは、存在しないであろう。岩石の標本の物理的性質(たとえば密度)を測定する場合に、それが鉱物組成と関係があることを見るには、定量的な鉱物学的分類法を用いるのが自然であろう。しかし、岩石の成因を論ずるときには、精密な定量的な分類法が、かならずしもすぐれているとは限らない。なぜかというと、岩石の成因的な系統や、生成条件による境界は、定量的な分類法に定義された鉱物の量の割合の境界線とは、一致しないのが普通であり、しかも、ちがった系統や生成条件の岩石が定量的分類法で同じカテゴリーにはいることを避けられないからである。
本書の第18章で火成岩の分類と命名を記述するときには、そういう伝統的な記載的岩石学のなかのいろいろな立場からの分類命名の相互の関係だけでなく、それらともっと成因的な分類との関係を、なるべく明瞭に記述するようにしよう。
構成鉱物の割合や化学組成が連続的に変るにつれて、岩石の性質は連続的に変るものである。多くの場合には、一つの岩石名をもつ岩石から、それとはちがった岩石名をもつ岩石までの間の、どんな中間的な性質をもった岩石でも見つけられうる。したがって、定性的な分類であっても、定量的な分類であっても、岩石の分類はすべて自然的な境界にもとづくものではなく、人為的な定義にもとづくものである。その点を強調するために、動物や植物や鉱物には自然的な種(species)があるが、岩石には種は存在しないで、ただ岩型(rock
types)があるだけだといわれることがある。岩石名は、そういう意味の、岩型名である。
15.3 岩石の成因的な三分法
今日ふつうには、岩石はまず成因的に、火成岩(igneous rocks)、堆積岩(sedimentary
rocks)および変成岩(metamorphic rocks)という三種に大分けされることになっている。本書もこれを採用する。このような三分法は、1862年にB.von
Cottaによって提案されたといわれている。しかし、19世紀には、この三分法はあまり広く用いられてはいなかった。それが今日のように一般的な習慣になったのは、20世紀の始めからである。
今日でも、この三分法にしたがわねばならない必然的な理由はない。たとえば、火成岩という分類箱をやめて、それを火山岩と深成岩に分けてもよい。火成岩と堆積岩との中間に、火山砕屑岩(pyroclastic
rocks)を設けてもよい。しかし近年、多くの人は、火山砕屑岩を火成岩にいれている。
以下に、この三分法のなかにでてくる名前の定義を論じよう。
岩石とは、鉱物またはそれに準ずる天然の物質(たとえば火山ガラス)の集合した塊りであって、地殻のなかにかなり大きな部分を構成して出現するもののことである。(原則的にいうと、固結した塊りをつくっていても、固結した塊りをつくっていなくてもよい。しかしふつうは、固結した塊りをつくっているものだけをさす。たとえば、バラバラの砂などは岩石とはいわないことが多い。)
火成岩とは、マグマが固結してできた岩石のことであると定義されるのが普通である。しかし、カコウ岩、超マフィック岩類、その他の岩石のなかに、ほんとうにマグマが固結してできたものかどうかに疑いのあるものが少なくない。そういう岩石は、成因が確定的にわかるまでは分類できないというのでは不便である。そこで、普通は、成因は確定的にはわからなくても、マグマが固結してできたカコウ岩と容易に区別できない岩石はすべてカコウ岩とよび、火成岩に入れるとか、すべての超マフィック岩類は火成岩に入れるとか、いうような便宜的な規約を暗黙のうちに設けている。そういう点からみると、記載的岩石学で用いている岩石の三分法は、厳密に完全な成因的な分類ではない。
変成岩とは、変成作用によってできた岩石、換言すれば、本質的に固体の状態の岩石が、地下のかなり深いところで変化をうけて生成した岩石のことである。ただし変成作用が進んで、その岩石が、標本的な性質ではマグマが固結してできた岩石とほとんど区別できないようになった場合があれば、変成岩ではなくて、火成岩に入れて火成岩としての岩型名をつけるのが普通であろう。また、“地下のかなり深いところで”という条件は、地表の風化や地表近くの続成作用を除くためのものである。
堆積岩とは、水中または空気中からの堆積作用によってできた岩石のことである。ただし、それが地表または地下浅所であまり著しい温度上昇なしに変化(続成作用)をうけたものは、ふつうは堆積岩に入れる。著しい温度上昇があった場合には、その変化は変成作用とみられ、変成岩に入れることになる。したがって、堆積岩と変成岩の境界も、人為的なものである。
15.4 岩石の化学組成と鉱物組成
火成岩の造岩鉱物の大部分はケイ酸塩であり、火成岩の性質はそのSiO2の含有量の変化に応じてある程度規則正しく変化する。そのために、火成岩をそのSiO2の含有量を基準にして分類することが、しばしば行なわれてきた。この分類では、表15.1のような言葉がよく使われる。
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優白質(leucocratic) |
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中色質(mesocratic) |
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優黒質(melanocratic) |
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