マグマが岩石になるまでを時間順に追おう

このレッスンの役割

ここは「マグマが冷えてできる火成岩」6レッスン中の1番目です。前のセクションでは、マグマや岩石が砕けてできる火山灰・火山れきなどを分類しました。今回は、砕けずに残ったマグマが冷え、固い岩石になるまでを扱います。

今回完成させる力は、マグマの冷却・結晶化・固化を時間順に説明することです。次のレッスンでは、冷やす速さだけを変えた模型から、結晶が成長する時間との関係を考えます。

まず知る

マグマが冷えて固まってできた岩石を火成岩といいます。

地下のマグマは、さまざまな成分が高温で溶け合った状態です。温度が下がると、成分の一部が規則正しく並び、固体の結晶として成長し始めます。さらに冷えると結晶が増え、残りも固まり、全体が岩石になります。

時間順に並べると次のようになります。

1. 高温のマグマがある
2. 周囲へ熱が移り、温度が下がる
3. 一部の成分が結晶になり始める
4. 結晶が成長し、別の結晶もできる
5. 全体が固まり、火成岩になる

火成岩は「溶岩だけが固まった岩石」ではありません。地表へ出ず、地下で冷え固まったマグマも火成岩になります。

「固まる」と「結晶ができる」は関係しますが、同じ一瞬の出来事ではありません。冷えている途中から結晶ができ始め、結晶とまだ溶けた部分が共存する時間があります。

理解する

次の図は、マグマが冷えて火成岩になる間の変化を示す模式図です。

図の中央が大切です。マグマは、液体から一気に一枚の固体へ変わるのではありません。いくつかの結晶ができ、成長し、そのすき間にまだ溶けた部分が残ります。

結晶とは、原子などが規則正しく並んだ固体です。十分な時間と場所があると、結晶は大きく成長できます。冷えるのが速いと、結晶が大きくなる前に全体が固まりやすくなります。この違いは次のレッスンで模型を使って確かめます。

水が氷になることは、「冷えると固体になる」という点のたとえにはなります。しかしマグマには複数の成分があり、複数種類の結晶が異なる温度でできるため、水の凍結とまったく同じではありません。

使う

次の出来事を正しい時間順に並べます。

ア：全体が固まり火成岩になる
イ：高温のマグマが周囲へ熱を失う
ウ：一部の成分が結晶になり始める
エ：結晶が成長し、まだ溶けた部分と共存する

順番は、イ→ウ→エ→アです。

理由を文にします。

「高温のマグマが周囲へ熱を失って温度が下がると、一部の成分が結晶になり始める。冷却が続く間に結晶が成長し、最後に全体が固まって火成岩になる。」

次の誤答を考えます。

「火成岩は、噴火で地表を流れた溶岩だけが固まった岩石である。」

誤りは、地下で冷えたマグマを除いていることです。修正すると、「火成岩はマグマが冷えて固まった岩石で、地表付近でできるものも地下深くでできるものもある」となります。

転用する

地下工事で見つかった岩体に、互いに組み合わさった結晶が見えました。近くに現在活動中の火山はありません。

この岩体が火成岩である可能性はあります。過去に地下へ入り込んだマグマが冷え固まり、その後の隆起や侵食によって地表近くへ現れたかもしれません。「現在火山がないから火成岩ではない」とは言えません。

別の資料では、溶岩流が冷えて固まった黒い岩石が示されています。これは地表付近でできた火成岩です。地下のものと地表付近のものは、どちらもマグマ由来ですが、冷える速さが違うため、結晶の見え方が異なる可能性があります。

ここで言えるのは「冷却時間が結晶成長に影響する可能性」までです。正式な組織名や代表的な岩石名は、後のセクションで扱います。

説明の型

「もとは［マグマまたは溶岩］で、［周囲へ熱が移る］ことで温度が下がった。すると［結晶化］が進み、最後に全体が固まって［火成岩］になった。」

まとめ

火成岩は、マグマが熱を失い、一部の成分が結晶化し、結晶が成長しながら全体が固まってできる岩石です。地表へ出た溶岩だけでなく、地下で冷えたマグマも火成岩になります。次は、冷却速度だけを変えた資料から、結晶の大きさが変わる理由を調べます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。