火成岩学

火成岩学は、マグマから形成される火成岩の研究分野です。地質学の分野として、火成岩学は火山学、構造物理学、および一般的な岩石学と密接に関連しています。火成岩の現代の研究では、化学、物理学、またはその他の地球科学の分野で開発されたいくつかの技術が活用されています。岩石学、結晶学、および同位体研究は、火成岩学で使用される一般的な方法です。

火成岩と鉱物の組成は、容易さ、コスト、複雑さが異なるさまざまな方法で判定できます。最も簡単な方法は、手で採取したサンプルを肉眼や拡大鏡で観察することです。これにより、岩石の一般的な鉱物組成を測定でき、組成についての洞察が得られます。鉱物 (およびそれによって岩石の全体的な化学組成) を識別するより正確でありながら比較的安価な方法は、岩石顕微鏡を使用することです。これらの顕微鏡には、偏光板、フィルター、コノスコープレンズが備わっており、さまざまな結晶学的特性を測定できます。鉱物学を決定するもう 1 つの方法は、粉末サンプルに X 線を照射し、結果として得られる結晶方位のスペクトルを一連の標準と比較する、X 線回折を使用することです。化学組成を決定する最も正確な方法の 1 つは、電子マイクロプローブを使用することです。電子マイクロプローブでは、材料の小さな点をサンプリングします。電子マイクロプローブ分析では、全体的な組成と微量元素の組成の両方を検出できます。

火成岩の年代測定により、マグマがいつ岩石に固まったかが判定されます。火成岩の年代を決定するために、 放射性同位体が頻繁に使用されます。

この年代測定法では、岩石に閉じ込められた⁴⁰ Arの量を岩石内の ⁴⁰ Kの量と比較し、固体岩石内で⁴⁰ Kが崩壊して、本来そこに存在しなかったはずの⁴⁰ Ar をすべて生成するのにかかった時間を計算します。

ルビジウム・ストロンチウム年代測定は、 ⁸⁷ Rbから⁸⁷ Srへの自然崩壊と、マグマの分別結晶化中のこれらの元素の異なる挙動に基づいています。Sr と Rb はどちらもほとんどのマグマに含まれていますが、分別結晶化が起こると、Sr は斜長石^[1]結晶に集中する傾向があり、Rb はより長い時間溶融物に残ります。87 Rb はマグマやその他の場所で崩壊し、1.42×10 ^{11年ごとに量の半分が87} Srに変換されます。崩壊定数と岩石内の 87 Rb と 87 Sr の量がわかれば、^マグマ体内^の87 ^{Rbによって生成されなかった初期の87} Sr の量があったことを考慮に入れても、岩石が閉鎖温度に達してすべての 87 Sr を^生成するまでに 87 Rb が必要とした時間^を計算^することが可能です。マグマが分別結晶化を開始したときの⁸⁷ Srの初期値は、同じマグマ体によって異なる時期に生成された 2 つの火成岩の⁸⁷ Rb と⁸⁷ Srの量を知ることによって推定できる可能性があります。

地層の原理は、火山岩の相対的な年代を決定するのに役立つ場合があります。火山岩の地層年代測定の最も一般的な応用は、 テフロクロノロジーです。

岩石学では、鉱物である単斜 輝石は、この鉱物を含む火成岩を生成したマグマの温度と圧力の計算に使用されます。 ^[2]単斜輝石温度圧力測定法は、いくつかある地質温度圧力計の1つです。この方法が特に有用な理由は2つあります。第一に、単斜輝石は火成岩によく見られる斑晶であり、識別しやすいことです。第二に、単斜輝石のヒスイ輝石成分の結晶化はモル体積の増加を意味し、圧力の良い指標となることです。

火成岩学における最近の画期的な研究のほとんどは、サイエンスやネイチャーなど、世界中で発行されているアメリカやイギリスの権威ある科学雑誌に掲載されています。^[3]研究資料、特定のトピックの概要、古い研究は、書籍として見つかることがよくあります。 1960年代と1970年代のプレートテクトニクスのパラダイムシフト以前の多くの研究には、マグマの起源に関する不正確な情報が含まれています。

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