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砕屑岩は、既存の鉱物や岩石の破片、つまり砕屑物で構成されています。砕屑物とは、地質学的堆積物の破片[ 1 ] 、岩塊、および物理的風化によって他の岩石から剥がれ落ちたより小さな岩石の粒[ 2 ]のことです。地質学者は、堆積岩や、懸濁状態または底質として堆積物輸送される粒子、および堆積物堆積物を指すのに砕屑物という用語を使用します。
砕屑性堆積岩とは、主に古い風化・侵食された岩石の破片や砕屑物から構成される岩石のことです。砕屑性堆積物または堆積岩は、粒径、砕屑物と膠結物質（基質）の組成、および組織に基づいて分類されます。これらの分類要素は、試料の堆積環境を判断する際にしばしば役立ちます。砕屑環境の例としては、河川系が挙げられます。河川系では、流れる水によって運ばれるあらゆる粒径の粒子が、上流の固い岩石から侵食された破片で構成されています。
粒子の大きさは、頁岩や粘土岩の粘土から、シルト岩のシルト、砂岩の砂、礫、玉石、そして礫岩や角礫岩の巨礫まで様々である。クルムバインのファイ（φ）スケールは、これらの粒子の大きさを対数スケールで数値的に表したものである。
珪砕屑岩とは、石英またはケイ酸塩のいずれかの形態のケイ素をほぼ exclusively に含む、砕屑性の非炭酸塩岩である。
珪質堆積岩の組成には、骨格の化学的および鉱物学的成分と、これらの岩石を構成するセメント物質が含まれます。ボッグスはこれらを主要鉱物、副次鉱物、岩石破片、および化学的堆積物の4つのカテゴリーに分類しています。[ 3 ]
主要な鉱物は、化学的分解に対する耐性に基づいて細分化することができます。分解に対する耐性が非常に高いものは安定していると分類され、そうでないものは不安定であると考えられています。珪砕屑性堆積岩で最も一般的な安定鉱物は石英（SiO 2）です。[ 3 ]石英は、砂岩に含まれる骨格粒子の約 65 パーセント、平均的な頁岩に含まれる鉱物の約 30 パーセントを占めています。この種の岩石に含まれる不安定な鉱物は、カリ長石と斜長石の両方を含む長石です。 [ 3 ]長石は、骨格粒子と鉱物のかなり少ない割合を占めています。砂岩の骨格粒子の約 15 パーセント、頁岩の鉱物の 5 パーセントを占めるにすぎません。粘土鉱物群は主に泥岩に存在し（鉱物の60%以上を占める）、他の珪砕屑性堆積岩にもかなり低い割合で見られる。[ 3 ]
副鉱物は、岩石中に存在することが標本の分類に直接的に重要ではない鉱物に関連しています。これらは一般的に石英や長石に比べて少量しか存在しません。さらに、存在する副鉱物は一般的に重鉱物または粗粒の雲母（白雲母と黒雲母の両方）です。[ 3 ]
岩片は珪砕屑性堆積岩の構成にも含まれており、砂岩の構成の約 10 ～ 15 パーセントを占めています。一般的に、礫岩中の礫サイズの粒子の大部分を構成していますが、泥岩の構成にはごくわずかしか寄与していません。岩片は堆積起源である場合もありますが、必ずしもそうとは限りません。変成岩や火成岩である場合もあります。[ 3 ]
化学セメントは量にばらつきがあるが、主に砂岩中に見られる。主な種類はケイ酸塩系と炭酸塩系の2種類である。シリカセメントの大部分は石英で構成されているが、チャート、オパール、長石、ゼオライトも含まれることがある。[ 3 ]
構成とは、単一または多様な破片の化学的および鉱物学的組成と、それらの破片を岩石として結合させるセメント質（マトリックス）を指します。これらの違いは、砂岩の骨格粒子において最も一般的に用いられます。石英を多く含む砂岩は石英砂岩、長石を多く含む砂岩はアルコース、岩片を多く含む砂岩は岩片砂岩と呼ばれます。
珪砕屑性堆積岩は、主に古い岩石の風化と火砕火山活動に由来するケイ酸塩粒子で構成されています。粒径、砕屑物とセメント質（マトリックス）の組成、および組織は組成に関して重要な要素ですが、珪砕屑性堆積岩は粒径によって礫岩、砂岩、泥岩の 3 つの主要なカテゴリに分類されます。粘土という用語は、0.0039 ミリメートルより小さい粒子を分類するために使用されます。ただし、この用語は、シート状ケイ酸塩鉱物のファミリーを指すためにも使用できます。[ 3 ]シルトは、直径が 0.062 ～ 0.0039 ミリメートルの粒子を指します。泥という用語は、粘土とシルトの粒子が堆積物に混ざっている場合に使用され、泥岩はこれらの堆積物で作られた岩石の名前です。さらに、直径が 0.062 ～ 2 ミリメートルに達する粒子は、砂のカテゴリに分類されます。砂が固まって岩石化すると、砂岩と呼ばれるようになります。2ミリメートルより大きい粒子はすべて砂利とみなされます。このカテゴリーには、小石、玉石、巨礫が含まれます。砂岩と同様に、砂利が岩石化すると礫岩とみなされます。[ 3 ]
礫岩は、主に砂利サイズの粒子から構成される粗粒岩で、通常はより細かい粒子の基質によって結合されています。[ 4 ]これらの岩石は、礫岩と角礫岩に細分されることがよくあります。これら 2 つのカテゴリーを分ける主な特徴は、丸みの度合いです。礫岩を構成する砂利サイズの粒子はよく丸みを帯びていますが、角礫岩では角張っています。礫岩は、ほとんどすべての時代の地層系列で一般的ですが、重量で全堆積岩量の 1 パーセント以下しか占めていません。[ 3 ]起源と堆積メカニズムに関しては、砂岩と非常によく似ています。そのため、これら 2 つのカテゴリーには、同じ堆積構造が含まれていることがよくあります。[ 3 ]
砂岩は、丸みを帯びた砂粒または角張った砂粒サイズの破片で構成された中粒岩石で、多くの場合、セメントで結合されていますが、常にそうとは限りません。これらの砂粒サイズの粒子は、多くの場合石英ですが、いくつかの一般的なカテゴリーと、組成に基づいて砂岩を分類するさまざまな分類スキームがあります。分類スキームは大きく異なりますが、ほとんどの地質学者は、石英、長石、岩片骨格粒子の相対的な存在量と、これらの大きな粒子の間の泥質マトリックスの存在量を使用するドットスキーム[ 5 ]を採用しています。
泥岩に分類される岩石は非常に細かい粒状です。泥岩を構成する物質の少なくとも 50% はシルトと粘土です。泥岩の分類方法は様々ですが、ほとんどは主要構成要素の粒度に基づいています。泥岩では、これらは一般的にシルトと粘土です。[ 6 ]
Blatt、Middleton、および Murray [ 7 ]によると、主にシルト粒子で構成される泥岩はシルト岩に分類されます。一方、粘土が大部分の粒子である岩石は粘土岩と呼ばれます。地質学では、シルトと粘土の両方の混合物は泥と呼ばれます。粘土とシルトの両方を多く含む岩石は泥岩と呼ばれます。場合によっては、頁岩という用語も泥岩を指すために使用され、ほとんどの人に広く受け入れられています。しかし、頁岩という用語を使用して、粘土成分の割合に基づいて泥岩をさらに細分化している人もいます。粘土の板状の形状により、その粒子が互いに積み重なり、層または層を形成します。特定の試料に含まれる粘土が多いほど、岩石は層状になります。この場合、頁岩は層状の泥岩に限定され、泥岩は層状でない泥岩を指します。
珪砕屑岩は、最初は砂利、砂、泥などの緩く詰まった堆積物として形成されます。緩い堆積物が硬い堆積岩に変化する過程は、石化と呼ばれます。石化の過程では、堆積物は岩石になる前に物理的、化学的、鉱物学的変化を受けます。石化における主要な物理的プロセスは圧縮です。堆積物の輸送と堆積が続くと、新しい堆積物が以前に堆積した層の上に堆積し、それらを埋めます。埋没が続くと、上層の堆積物の重みによって温度と圧力が上昇します。この温度と圧力の上昇により、緩い粒状の堆積物が密に詰まり、空隙率が低下し、実質的に堆積物から水が絞り出されます。空隙率は、残りの空隙に鉱物が沈殿することによってさらに低下します。[ 3 ] このプロセスの最終段階は続成作用であり、以下で詳しく説明します。
膠結作用とは、粗粒砕屑堆積物が固結して硬く緻密な岩石になる続成作用であり、通常は堆積物の個々の粒子間の隙間に鉱物が沈着または沈殿することによって起こります。[ 4 ] 膠結作用は堆積と同時に起こる場合もあれば、別の時期に起こる場合もあります。さらに、堆積物が堆積すると、以下で説明する続成作用のさまざまな段階を経て膠結作用を受けるようになります。
初期生成とは、続成作用の初期段階を指します。これは、地表から数メートルから数十メートルまでの非常に浅い深度で起こることがあります。この続成作用の段階で起こる変化は、主に堆積物の再加工に関連しています。圧縮と粒子の再充填、生物擾乱、鉱物学的変化はすべて、さまざまな程度で起こります。[ 3 ] 浅い深度のため、この段階では堆積物はわずかな圧縮と粒子の再配列しか受けません。生物は、穴を掘ったり、這ったり、場合によっては堆積物を摂取したりして、堆積界面付近の堆積物を再加工します。このプロセスは、堆積物が堆積したときに存在していた堆積構造を破壊する可能性があります。層状構造などの構造は、生物の活動に関連した新しい構造に取って代わられます。地表に近いにもかかわらず、初期生成は重要な鉱物学的変化が起こる条件を提供します。これは主に新しい鉱物の沈殿に関係しています。
初期生成中に起こる鉱物学的変化は、その堆積物が堆積した環境に依存します。たとえば、黄鉄鉱の形成は、海洋環境における還元条件の特徴です。[ 3 ] 黄鉄鉱はセメントとして形成され、木片などの有機物を置換することがあります。その他の重要な反応には、緑泥石、緑泥石、イライト、および酸化鉄の形成（酸素を含む間隙水が存在する場合）が含まれます。カリ長石、石英のオーバーグロース、および炭酸塩セメントの沈殿も海洋条件下で起こります。非海洋環境では、酸化条件がほぼ常に優勢であるため、酸化鉄はカオリングループの粘土鉱物とともに一般的に生成されます。石英と方解石のセメントの沈殿も非海洋条件下で起こる可能性があります。
堆積物がより深く埋没すると、荷重圧力が大きくなり、粒子が密に充填されて層が薄くなります。これにより粒子間の圧力が高まり、粒子の溶解度が高まります。その結果、ケイ酸塩粒子の部分的な溶解が起こります。これは圧力溶解と呼ばれます。化学的に言えば、温度の上昇によって化学反応速度が増加することもあります。これにより、ほとんどの一般的な鉱物（蒸発岩を除く）の溶解度が高まります。[ 3 ] さらに、層が薄くなり、空隙率が低下するため、シリカまたは炭酸塩セメントが残りの空隙に沈殿してセメンテーションが起こります。
この過程では、堆積物の粒子間の細孔を浸透する水溶液から鉱物が結晶化します。生成されるセメントは、堆積物と同じ化学組成を持つ場合もあれば、そうでない場合もあります。砂岩では、骨格粒子はシリカまたは炭酸塩によってセメント化されることがよくあります。セメント化の程度は、堆積物の組成に依存します。たとえば、岩片砂岩では、骨格粒子間の細孔空間が泥質の基質で満たされ、沈殿が生じる余地がほとんどないため、セメント化はそれほど広範囲に及びません。これは泥岩でもよく見られます。圧縮の結果、泥岩を構成する粘土質の堆積物は比較的不透水性になります。
深層埋没中に、骨格ケイ酸塩粒子や既に形成された炭酸塩セメントの溶解が起こる可能性がある。これを促進する条件は、セメント化に必要な条件とは本質的に正反対である。斜長石、輝石、角閃石などの不安定な岩石破片やケイ酸塩鉱物は、埋没温度の上昇や間隙水中の有機酸の存在によって溶解する可能性がある。骨格粒子とセメントの溶解は、特に砂岩において多孔性を増加させる。[ 3 ]
これは、ある鉱物が溶解し、沈殿によって新しい鉱物がその空間を埋めるプロセスを指します。置換は部分的または完全に行われる可能性があります。完全な置換は、元の鉱物または岩石の破片の同一性を破壊し、岩石の元の鉱物学に対する偏った見解をもたらします。[ 3 ] このプロセスによって多孔性も影響を受ける可能性があります。たとえば、粘土鉱物は空隙を埋める傾向があり、それによって多孔性を減少させます。
埋没過程において、珪砕屑堆積物は造山運動や侵食の結果としてその後隆起する可能性がある。[ 3 ] 隆起が起こると、埋没した堆積物は根本的に新しい環境にさらされる。この過程により物質が地表に、あるいは地表に近づくため、隆起した堆積物は低温と低圧、そして弱酸性の雨水にさらされる。このような条件下では、骨格粒子とセメントは再び溶解し、その結果、多孔性が高まる。一方、終生作用によって骨格粒子が粘土に変化し、多孔性が低下することもある。これらの変化は、岩石がさらされる特定の条件、岩石の組成、および間隙水に依存する。特定の間隙水は、炭酸塩またはシリカセメントのさらなる沈殿を引き起こす可能性がある。この過程は、さまざまな鉄含有鉱物の酸化過程を促進することもある。
堆積角礫岩は、他の堆積岩の角張った、あるいは亜角張った、ランダムな方向に配向した砕屑物からなる砕屑性堆積岩の一種です。これらは以下のいずれかを形成します。
現場では、特に掘削情報のみに基づいて作業する場合、土石流堆積角礫岩と崩積角礫岩を区別することが難しい場合がある。堆積角礫岩は、多くの噴出性堆積物の重要な母岩である。
砕屑性火成岩には、凝灰岩、集塊岩、貫入角礫岩などの火砕性火山岩のほか、一部の周縁部におけるユータキシティックおよびタキシティック貫入形態が含まれる。砕屑性火成岩は、固体または半固体の火成岩や溶岩が流動、貫入、または爆発的に破壊されることによって形成される。
火成砕屑岩は、以下の2つの種類に分類できます。
砕屑性変成岩には、断層で形成された角礫岩のほか、プロトマイロナイトやプソイドタキライトなどが含まれる。変成岩は、熱水流体によって角礫化され、水圧破砕角礫岩を形成することもある。
熱水性砕屑岩は一般的に、水圧破砕によって形成された岩石に限られます。水圧破砕とは、熱水循環によって母岩が割れ、角礫化し、そこに鉱脈が充填される過程です。これは特に浅熱水性鉱床で顕著であり、多くの貫入岩、特に花崗岩の周囲の変質帯と関連しています。多くのスカルン鉱床やグライゼン鉱床は、熱水性角礫岩と関連しています。
隕石衝突時に、比較的まれな形態の砕屑岩が形成されることがある。これは主に噴出物、すなわち母岩の砕屑物、溶融した岩石の破片、テクタイト（衝突クレーターから噴出したガラス）、そして衝突体自体に由来する破片を含む異質な破片から構成される。
砕屑岩を衝突角礫岩として識別するには、シャッターコーン、テクタイト、球晶、衝突クレーターの形態を認識することに加え、オスミリジウムなどの特定の化学組成や微量元素の特徴を認識する必要がある。
Wiktionaryにおけるclastの辞書定義