高校地学基礎 堆積岩の分類—粒や成分から岩石のでき方を見分ける｜武蔵野個別指導塾

粒の大小と塩酸への反応を手掛かりに、凝灰岩や石灰岩などの堆積岩を分類します。

よくあるのは、火山灰が固まった岩石の名前を見て、高校生が凝灰岩を火成岩に分類する場面です。火山という言葉からマグマを連想するのは自然ですが、それだけでは岩石になった道筋を言い表せません。噴き出した物質が積もって固まったのか、マグマが冷えて固まったのかを区別すると、名前と分類をつなげられます。まず学校の範囲表と授業ノート、ワーク、小テストの該当箇所を開き、授業で扱った岩石名と観察方法を確認しましょう。

答案で求められる手掛かり

出方の1つは、岩石の名前と材料を結び付ける問題です。れき岩、砂岩、泥岩は主な粒の大きさで区別し、石灰岩やチャートは主な成分や生物の遺骸などの由来に注目します。凝灰岩では、火山灰などの火山噴出物が堆積して固まったことを押さえます。どの特徴を根拠に名前を選んだのか、言葉で説明できるようにします。

もう1つは、観察表から候補を絞る問題です。粒の見え方、薄い塩酸をかけたときの反応、材料について与えられた情報を順に読みます。観察結果が足りない場合は、名前を無理に決めず、何を追加で調べればよいかを答えることも大切です。色や硬さだけを見て名前を確定する方法は、この範囲の判別では使えません。

さらに、でき方を短く記述する問題があります。「火山灰」「堆積」「固まる」のように指定された語を、原因から結果へ並べます。岩石の分類名を書くだけでは、でき方を尋ねる問いに十分答えたことにはなりません。逆に、でき方を説明できても、名前を求められていれば岩石名も必要です。

粒と成分のどちらを見るか

堆積岩は、運ばれた粒や生物の遺骸などが堆積し、押し固められるなどしてできた岩石です。もとの岩石が砕けた粒を主な材料とするものを砕屑岩といいます。粒が大きい方から、れき岩、砂岩、泥岩と呼びます。ここで比べるのは岩石全体の大きさではなく、それを構成する粒の大きさです。粒径の境界を数値で尋ねられた場合は、授業で使った資料の基準を確認しましょう。

図1のように、粒の大小で分ける道と、材料や成分に注目する道があります。図は分類の手掛かりを整理した模式図で、実物の粒の大きさや割合を表していません。岩石には粒の大きさや材料が混ざることもあるため、問題で与えられた主な特徴を読み取ります。

石灰岩は主に炭酸カルシウムからなり、生物の殻や骨格などに由来するものがあります。薄い塩酸をかけると二酸化炭素を発生して反応することが、判別の手掛かりになります。実物を調べる際は、薬品の扱いについて授業の指示に従ってください。泡が出たという観察と、その反応を使って石灰岩と判断したという解釈は分けて書きます。

チャートは主に二酸化ケイ素からなり、生物の殻などに由来するものがあります。石灰岩と同じく生物由来の材料を含む場合があっても、主成分は異なります。生物の遺骸が見つかったという情報だけから、両者のどちらかを即座に決めることはできません。成分の情報を併せて確かめます。

凝灰岩は火山灰などが堆積して固まった岩石です。材料の出どころは火山ですが、噴出物が積もった後に岩石になった点を見ます。火山岩はマグマが地表付近で冷えて固まった火成岩です。火山との関係があることと、火成岩に分類することは同じではありません。火山噴出物には大きさの異なるものもありますが、ここでは問題で示された火山灰を手掛かりにします。

基本例題：観察表を順に読む

次は学習用に作った標本A、B、Cの観察結果です。それぞれ、れき岩、石灰岩、凝灰岩のいずれかに対応します。Aは大きなれきが固まっています。Bは薄い塩酸で泡を出し、主成分は炭酸カルシウムです。Cは火山灰が積もって固まったものです。各標本の岩石名と、そう判断した根拠をそれぞれ1文で答えてください。

図2のように、標本ごとに特徴を拾い、岩石名につなぎます。図の箱は観察結果や条件を表し、標本の実物を描いたものではありません。

まずAを見ます。大きなれきが固まっているという条件から、主な粒はれきです。粒の大きさによる分類を使い、Aはれき岩と判断します。岩石の塊が大きいという意味ではなく、岩石をつくる粒がれきであることを読み取ります。

次にBを見ます。泡が出たことは観察結果です。さらに主成分が炭酸カルシウムと与えられているので、Bは石灰岩と判断します。泡という反応と成分を根拠にすれば、単に見た目が白いからと答えるより、条件に沿った説明になります。

最後にCを見ます。材料は火山灰で、それが積もって固まっています。したがってCは凝灰岩です。火山灰が出た場所だけでなく、堆積してから固まったという過程まで読むことが分類の分かれ目です。

答案例は「Aはれきを主な粒とするのでれき岩です。Bは炭酸カルシウムを主成分とし、薄い塩酸で泡を出すので石灰岩です。Cは火山灰が堆積して固まったので凝灰岩です」です。答えを条件に戻すと、れき、炭酸カルシウムと反応、火山灰の堆積という3つの手掛かりがそれぞれ元の記述に対応します。どの標本にも別の標本の根拠を移していないか確認します。

情報が足りないときの分かれ目

別の標本DとEは、どちらも細かい粒からなり、生物の遺骸に由来する材料を含みます。Dは主成分が炭酸カルシウム、Eは主成分が二酸化ケイ素です。DとEの岩石名を答え、「主成分」という語を使って区別の理由を書いてください。また、主成分の情報を隠して生物由来という情報だけを示した場合、2つの名前を区別できるか答えてください。

Dは石灰岩、Eはチャートです。理由は、Dの主成分が炭酸カルシウムで、Eの主成分が二酸化ケイ素だからです。生物由来という情報だけでは、どちらにも当てはまりうるため、この2つを区別できません。答えを元の条件に戻すと、DとEの共通点は生物由来であること、違いは主成分であることに対応しています。

ここでの分かれ目は、共通する手掛かりと区別に使える手掛かりを分けることです。細かい粒という共通点も、この条件では2つを分ける決め手になりません。情報が不足したら、主成分や塩酸への反応を追加で確かめると考えます。反応だけで何でも識別できると考えず、与えられた候補と条件を照合する姿勢が必要です。

手掛かりが食い違うとき

観察表の一部が欠けていたり、候補の説明と結果が合わなかったりする場合も考えます。例えば、石灰岩とチャートのどちらかを選ぶ問題で、反応の欄が空白なら、その空白を「泡が出なかった」と読み替えてはいけません。観察していないことと、観察した結果として反応がなかったことは別です。成分も示されていなければ、名前を決めるための情報が不足しています。

また、問題が石灰岩は泡を出すと明示しているのに、石灰岩と判断した標本の観察欄に「泡が出ない」と書いてあるなら、そのまま正解として進めません。表の読み間違い、標本の取り違え、条件の読み落としを順に見直します。実際の観察なら、薬品や標本の状態、手順について授業で確認し、結果を都合よく書き換えないことが大切です。観察の失敗と岩石の性質は、同じものとして扱えません。

粒の情報が曖昧な場合も同様です。「粒が見える」だけでは、れき、砂、泥のどれが主か決められません。粒の大小を比べられる記述や授業で使用した基準を確認し、主な粒を特定してから名前を選びます。複数の特徴が与えられている場合には、どれが分類の根拠で、どれが補助的な観察かを整理しましょう。答えを急ぐより、条件が判別に十分かを先に確かめると、根拠のない断定を避けられます。

答えがずれたら根拠を戻す

図3のように、誤答を直すときは岩石名だけを消して書き直さず、どの観察をどの基準に結び付けたかを見ます。矢印は判断を修正する向きです。

誤答「火山灰からできたので火成岩」です。原因は、材料が火山から出たことと、マグマが冷えて固まることを同じ過程として扱った点にあります。修正すると「火山灰が堆積して固まった凝灰岩は堆積岩」です。火山灰という語に加えて、その後の過程を答案に入れます。

誤答「塩酸で泡が出たからチャート」です。原因は、石灰岩の炭酸カルシウムとチャートの二酸化ケイ素を取り違えたことです。候補が石灰岩とチャートで、石灰岩の反応が条件に示されているなら、泡を出す方を石灰岩に結び付けます。泡の観察と物質名を線で結び直すと、暗記の取り違えを見つけやすくなります。

誤答「大きな岩の塊だかられき岩」です。原因は、標本の大きさを構成粒の大きさと混同したことです。標本をつくる粒に注目し、主な粒がれきか砂か泥かを調べて直します。小さな標本でも、そこにれきが含まれていれば、標本の外形だけで砂岩と決めることはできません。

自分で判別する練習

次の問題はすべて学習用に作った条件です。名前を求めるものは岩石名を、記述を求めるものは指定語を含む1文を答えてください。

1. 標本Pは砂の粒が主な材料として固まっています。Pの岩石名を答えてください。
2. 標本Qは主に二酸化ケイ素からなり、生物の殻に由来する材料を含みます。Qの岩石名と、判断の根拠を答えてください。
3. 標本Rは火山灰が積もって固まったものです。「火山灰」「堆積」「堆積岩」を使い、Rの岩石名と分類の理由を1文で答えてください。
4. 標本SとTは石灰岩とチャートのいずれかです。Sは薄い塩酸で泡を出し、Tは出しません。石灰岩はこの条件で泡を出し、チャートは出さないものとして、SとTの名前を答えてください。Sが泡を出したという事実と、名前の判断を区別して書いてください。

解答と確かめ方

1. 砂岩です。主な材料が砂の粒なので、粒による分類を使います。答えを条件に戻すと、砂岩の「砂」がPの材料に対応します。泥岩と混同した場合は、標本の大きさではなく粒の種類を読み直します。
2. チャートです。主成分が二酸化ケイ素だからです。生物の殻に由来するという条件は手掛かりですが、それだけでは石灰岩も候補に残ります。チャートの主成分を条件に戻し、二酸化ケイ素と一致することを確かめます。
3. 「Rは火山灰が堆積して固まった凝灰岩で、堆積岩に分類されます」です。火山灰が出たという出発点と、その後に積もって固まったという過程が条件に戻ります。火成岩と書いた場合は、堆積の過程を落としていないか調べます。
4. Sは石灰岩、Tはチャートです。Sについて観察した事実は泡が出たことで、石灰岩という名前は問題で与えられた反応の条件に基づく判断です。答えを条件に戻すと、Sの石灰岩は泡を出し、Tのチャートは泡を出さないため、両方の観察と一致します。Sだけを照合して終わらず、Tにも条件を戻します。

答え合わせでは、正しい名前の横に根拠となった語を短く書き添えます。根拠を問題文に戻して指で追い、読み落とした条件がないかも確かめます。名前を覚えていても理由が別の岩石に対応していれば、表の列を取り違えた可能性があります。反対に根拠は合っていて名前だけが違うなら、対応する用語をもう一度整理します。

覚えておくこと

れき岩・砂岩・泥岩は主な粒の大きさで分けます。 石灰岩とチャートは主成分を区別します。 凝灰岩は火山灰などが堆積してできる堆積岩です。 観察結果と岩石名の判断を分けて書きます。

つまずきの場所を見つける

答案の名前が違うとき、まず問題文のどの語に印を付けたかを確かめます。「砂」を拾っているのに泥岩と書いたなら名称の対応、「岩の塊が大きい」を拾ったなら粒と標本の区別が課題です。塩酸の問題では、泡という事実から成分を経て名前に至る線をたどります。

個別指導で確かめるなら、最初に生徒自身の言葉で判断の順番を説明してもらい、抜けた条件を問題文へ戻して見直します。凝灰岩の説明では、火山灰の後に「堆積して固まる」が入っているかを確認します。材料とでき方を結び付ければ、堆積岩の分類は根拠を持って答えられます。