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造岩鉱物とケイ酸塩鉱物

有色鉱物(かんらん石・輝石・角閃石・黒雲母)と無色鉱物(石英・長石)の区別、SiO₄ 四面体のつながり方(独立・鎖状・網状など)、岩石の種類ごとに多く含まれる鉱物について、正しい記述を選べる

前提

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  1. 火山とマグマ・火成岩 (中学理科 地学分野の用語と知識)
  2. 火成岩の分類 (高校地学 地震と火山(知識))

説明

岩石をつくっているおもな鉱物を造岩鉱物といい、そのほとんどはケイ素(Si)と酸素(O)を骨組みとするケイ酸塩鉱物です。この技能では、造岩鉱物を有色鉱物と無色鉱物に分け、それぞれの鉱物で骨組みの単位( 四面体)がどのようにつながっているかを整理します。さらに、火成岩の種類ごとにどの鉱物が多く含まれるかを、 の量と結びつけて判断し、正しい記述を選べるようになります。

なぜそうしてよいのか

ケイ酸塩鉱物の骨組みの単位は、1 個のケイ素原子を 4 個の酸素原子が囲んだ三角すい形の 四面体です。四面体どうしは、頂点の酸素を共有してつながることができ、そのつながり方は鉱物によって決まっています。つながりの少ない順に並べると、四面体が 1 個ずつばらばらの独立型(かんらん石)、1 列につながった単鎖(1 本鎖)(輝石)、2 列の鎖が横に結びついた複鎖(2 本鎖)(角閃石)、平面状に広がった平面網状(層状)(黒雲母)、すべての頂点を共有して立体的に広がった立体網状(3 次元網状)(石英・長石)となります。黒雲母がうすくはがれやすいのは、四面体が平面状につながったシートが重なっているからです。

酸素を共有するほど、ケイ素 1 個あたりの酸素の数が減り、四面体の間に入るほかの元素も少なくてすみます。独立型では四面体どうしをつなぐために鉄(Fe)やマグネシウム(Mg)がたくさん必要ですが、立体網状の石英では Si と O だけで骨組みが完結します。そのため、つながり方が単純な鉱物ほど Fe・Mg を多く含み、黒っぽい有色鉱物(かんらん石・輝石・角閃石・黒雲母)になります。つながり方が複雑な鉱物ほど の割合が大きく、Fe・Mg をほとんど含まない白っぽい無色鉱物(石英・長石)になります。

このことから、火成岩に含まれる鉱物も の量と対応します。 が少なく Fe・Mg が多い苦鉄質の岩石(玄武岩・斑れい岩)には、かんらん石・輝石と、カルシウムに富む斜長石が多く含まれます。中間質の岩石(安山岩・閃緑岩)には、輝石・角閃石と斜長石が多く含まれます。 が多いケイ長質の岩石(流紋岩・花こう岩)には、石英・カリ長石・ナトリウムに富む斜長石・黒雲母が多く含まれます。斜長石はどの岩石にも含まれる、もっともありふれた造岩鉱物です。

手順

  1. 鉱物を有色鉱物(かんらん石・輝石・角閃石・黒雲母)と無色鉱物(石英・長石)に分ける

  2. 四面体のつながり方を対応させる:かんらん石=独立、輝石=単鎖、角閃石=複鎖、黒雲母=平面網状、石英・長石=立体網状

  3. つながりが単純なほど Fe・Mg が多く有色、つながりが複雑なほど の割合が大きく無色、という関係を確かめる

  4. 岩石に多く含まれる鉱物を対応させる:苦鉄質(玄武岩・斑れい岩)=かんらん石・輝石・斜長石、中間質(安山岩・閃緑岩)=輝石・角閃石・斜長石、ケイ長質(流紋岩・花こう岩)=石英・カリ長石・斜長石・黒雲母

  5. 選択肢の文の鉱物名・つながり方・色・岩石の組み合わせが、手順 1〜4 と一致するかを確かめる

例題

造岩鉱物について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア かんらん石は、 四面体が立体網状につながった無色鉱物である。
イ 黒雲母は、 四面体が平面網状につながった有色鉱物である。
ウ 石英は、鉄やマグネシウムを多く含む有色鉱物であり、玄武岩に多く含まれる。
エ 輝石は、 四面体が独立して並んだ無色鉱物であり、花こう岩に多く含まれる。

例題の解答

手順 1・2 で各鉱物の色とつながり方を確認し、手順 4 で岩石との対応を確かめる。

ア:手順 1 より、かんらん石は有色鉱物である。手順 2 より、つながり方は独立型であり、立体網状ではない。よって誤り。

イ:手順 1 より、黒雲母は有色鉱物である。手順 2 より、つながり方は平面網状である。どちらも正しい。よって正しい。

ウ:手順 1 より、石英は無色鉱物であり、手順 3 より Fe・Mg をほとんど含まない。手順 4 より、石英が多いのはケイ長質の流紋岩・花こう岩であり、玄武岩ではない。よって誤り。

エ:手順 1・2 より、輝石は単鎖のつながり方をもつ有色鉱物である。独立型はかんらん石である。また手順 4 より、輝石が多いのは苦鉄質・中間質の岩石である。よって誤り。

したがって、正しいものはイである。

答え:

イ

よくある誤り

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。

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