ある堆積岩 X を観察したところ、次の結果が得られた。
| 観察・実験 | 結果 |
|---|---|
| ルーペで見た粒子 | 粒子が非常に細かく、粒は見分けられなかった |
| 鋼鉄のくぎでこする | 傷がつかず、非常に硬かった |
| うすい塩酸をかける | 気体は発生しなかった |
| 顕微鏡で薄片を観察する | 放散虫の殻の化石が多数見られた |
堆積岩 X として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア 石灰岩
- イ チャート
- ウ 凝灰岩
- エ 泥岩
堆積岩の種類と続成作用
続成作用（圧密・セメント化）のしくみと、砕屑岩（れき岩・砂岩・泥岩）・火山砕屑岩（凝灰岩）・生物岩（石灰岩・チャート）・化学岩の区別を、粒子の大きさ・成分・塩酸との反応・硬さなどの観察結果から判定できる
前提
- 風化・侵食・運搬・堆積 （高校地学 地層と地球の歴史（知識））
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- 地層と堆積岩・化石 （中学理科 地学分野の用語と知識）
- 風化・侵食・運搬・堆積 （高校地学 地層と地球の歴史（知識））
説明
海底や湖底にたまった砂や泥、火山灰、生物の殻などは、長い時間をかけて固い岩石（堆積岩）に変わります。この変化を続成作用といいます。この技能では、続成作用のしくみ（圧密とセメント化）を理解し、堆積岩を、もとになった材料によって砕屑岩・火山砕屑岩・生物岩・化学岩に分け、粒の大きさ・成分・塩酸との反応・硬さなどの観察結果から岩石名を判定できるようにします。野外や実験室で岩石を観察し、その岩石が何からできたかを推定するときに使います。
なぜそうしてよいのか
続成作用には大きく 2 つのはたらきがあります。1 つは圧密です。堆積物の上に次々と新しい堆積物が積み重なると、その重さで下の堆積物が押しつぶされ、粒どうしのすき間が小さくなり、すき間の水がしぼり出されます。もう 1 つはセメント化（膠結作用）です。すき間の水に溶けていた炭酸カルシウムや二酸化ケイ素などの成分が、粒と粒の間に沈殿し、接着剤のように粒どうしをつなぎ合わせます。この 2 つによって、ばらばらだった堆積物が固い岩石になります。
堆積岩は、もとになった材料で分けると見分けやすくなります。岩石が風化・侵食されてできた粒（砕屑物）が固まったものが砕屑岩で、粒の大きさで分けます。直径 2 mm 以上のれきが主なられき岩、 mm 以上 2 mm 未満の砂が主なら砂岩、 mm 未満の泥が主なら泥岩です。火山灰や火山れきなど、火山から噴出した物質が固まったものが火山砕屑岩で、火山灰が主なら凝灰岩です。流水で運ばれていないため、粒が角ばっていることが多いのが特徴です。
生物の殻や骨格が積もって固まったものが生物岩です。サンゴ・貝・有孔虫（フズリナなど）など、炭酸カルシウム（）の殻が集まったものが石灰岩で、うすい塩酸をかけると二酸化炭素の泡を出して溶けます。放散虫など、二酸化ケイ素（）の殻が集まったものがチャートで、塩酸とは反応せず、非常に硬いので鋼鉄のくぎで傷がつきません（逆に鋼鉄に傷をつけるほどです）。水に溶けていた成分が沈殿したり、水が蒸発して成分が残ったりしてできたものが化学岩で、岩塩や石こうなどがあります（石灰岩やチャートにも、化学的な沈殿でできるものがあります）。
手順
岩石をつくる粒が何でできているかを確認する。岩石のかけら（砕屑物）なら砕屑岩、火山灰など火山の噴出物なら火山砕屑岩、生物の殻や骨格なら生物岩、水からの沈殿や蒸発で残ったものなら化学岩と考える
砕屑岩なら、粒の大きさで分ける。2 mm 以上なられき岩、 mm 以上 2 mm 未満なら砂岩、 mm 未満なら泥岩
火山灰が固まった岩石（粒が角ばっている・火山ガラスなど火山の噴出物を含む）なら凝灰岩とする
生物の殻などからできた岩石は、うすい塩酸をかけて調べる。泡（二酸化炭素）を出して溶ければ石灰岩、反応せず非常に硬く鋼鉄のくぎで傷がつかなければチャートとする
まとめて岩石名を答える。必要なら、堆積物が圧密とセメント化（続成作用）によって固まったことも確認する
例題
ある堆積岩を観察したところ、次の結果が得られた。
- 粒は非常に細かく、肉眼では粒を見分けられなかった。
- うすい塩酸をかけても、泡は発生しなかった。
- 鋼鉄のくぎでこすっても、傷がつかなかった。
- 顕微鏡で見ると、放散虫の殻の化石が多数含まれていた。
この岩石として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア 泥岩
イ 凝灰岩
ウ 石灰岩
エ チャート
例題の解答
手順 1：放散虫の殻が多数含まれているので、生物の殻が積もってできた生物岩と考えられる。
手順 4：うすい塩酸をかけても泡が出ないので、炭酸カルシウムでできた石灰岩ではない。さらに、鋼鉄のくぎで傷がつかないほど硬いので、二酸化ケイ素の殻をもつ放散虫が積もってできたチャートと判定できる。泥岩や凝灰岩は、鋼鉄のくぎで傷がつかないほど硬くはない。
手順 5：よって、この岩石はチャートであり、答えはエである。
答え: エ
よくある誤り
石灰岩とチャートをどちらも塩酸と反応すると考えてしまう誤り。正しくは、塩酸と反応して二酸化炭素の泡を出すのは炭酸カルシウム（）でできた石灰岩だけで、二酸化ケイ素（）でできたチャートは反応しない。
砕屑岩を、粒の成分や色で分けてしまう誤り。正しくは、れき岩・砂岩・泥岩は粒の大きさで分け、2 mm 以上がれき、 mm 以上 2 mm 未満が砂、 mm 未満が泥である。
凝灰岩の粒が、れき岩や砂岩と同じように丸みを帯びていると考えてしまう誤り。正しくは、凝灰岩は火山灰などが積もってできたもので、流水で長く運ばれていないため、粒が角ばっていることが多い。
続成作用を、堆積物が高温で溶けて固まることだと考えてしまう誤り。正しくは、上に積もった堆積物の重さで粒のすき間が小さくなる圧密と、すき間に沈殿した炭酸カルシウムや二酸化ケイ素などが粒どうしをつなぐセメント化によって固まる。溶けて固まるのは火成岩のでき方である。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
堆積岩とその形成について述べた文として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。
- ア 続成作用では、堆積物が上に重なった地層の重みで押し固められ、粒子のすき間にあった水が絞り出される。
- イ れき岩・砂岩・泥岩は構成する粒子の大きさによって区別され、このうち粒子が最も大きいのは泥岩である。
- ウ チャートは、放散虫などの二酸化ケイ素（）の殻をもつ生物の遺骸が堆積してできた岩石である。
- エ 石灰岩に薄い塩酸をかけると、二酸化炭素が発生して泡が出る。
- オ 凝灰岩は、火山灰などの火山砕屑物が地下深くでマグマとともに冷え固まってできた岩石である。
2種類の堆積岩 X・Y の性質を調べ、次の結果を得た。
- 岩石 X：うすい塩酸をかけると、盛んに気体が発生した。ルーペで観察すると、サンゴやフズリナの化石が見られた。鋼鉄のナイフでこすると、表面に傷がついた。
- 岩石 Y：うすい塩酸をかけても、気体は発生しなかった。鋼鉄のナイフでこすっても傷がつかないほど硬かった。薄片をつくって顕微鏡で観察すると、岩石の大部分は微小な生物の殻の化石からなり、火山ガラスや鉱物の破片はほとんど含まれていなかった。
この結果について述べた次の文中の空欄 a〜c に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜カのうちから 1 つ選べ。
「岩石 X の岩石名は（ a ）であり、岩石 Y の岩石名は（ b ）である。岩石 Y をつくっている生物の殻の主成分は（ c ）であり、これらの殻が海底に堆積したのち、続成作用によって固結して岩石 Y になった。」
a b c ア 石灰岩 凝灰岩 二酸化ケイ素 イ チャート 石灰岩 炭酸カルシウム ウ 石灰岩 チャート 二酸化ケイ素 エ 石灰岩 チャート 炭酸カルシウム オ 凝灰岩 チャート 二酸化ケイ素 カ チャート 石灰岩 二酸化ケイ素 日本列島の付加体で、断層で切られていない一続きの地層を観察した。地層の逆転はなく、下位から上位へ順に岩石 a〜d が重なっていた。それぞれの岩石の観察結果は次のとおりである。
岩石 観察結果 a（最下位） 黒っぽい細粒の火山岩で、表面が急に冷えてできた、枕のような丸いかたまりが積み重なっている。 b 粒子は肉眼では見分けられないほど細かく、鋼鉄のくぎでこすっても傷がつかない。うすい塩酸をかけても気体は発生しない。顕微鏡で見ると微化石が多数含まれる。 c 粒径 以下の細かい粒子からなる。火山ガラスは含まれない。 d（最上位） 粒径 の、丸みをおびた鉱物や岩石の破片からなる。火山ガラスは含まれない。 この地層の重なりについて述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。
- ア a は、陸上に流れ出た溶岩が空気中で急に冷えて固まったものである。
- イ b は、炭酸カルシウムの殻をもつ生物の遺骸が集まってできたものである。
- ウ b は陸から遠い海洋底で、c と d は陸に近い海溝付近で堆積したと考えられる。
- エ d は、海洋プレートが中央海嶺の近くにあったときに堆積したと考えられる。
- オ c と d は、火山灰などの火山砕屑物が固まってできた火山砕屑岩である。
この技能の次に学べること
- 圧密と空隙率の補正 （高校地学 地層と地球の歴史）
- 付加体と海洋プレート層序 （高校地学 地層と地球の歴史（知識））