マッドロック

泥岩は、細粒の 珪質堆積岩の一種です。泥岩には、シルト岩、粘土岩、泥岩、頁岩などさまざまな種類があります。岩石を構成する粒子のほとんどは1 ⁄ 16 mm (0.0625 mm、0.00246 インチ)未満で 、現場で容易に研究するには小さすぎます。一見すると、これらの岩石の種類は非常によく似ていますが、組成と命名法には重要な違いがあります。

泥岩の分類については、多くの意見の相違があります。泥岩の分類における重要な障害には、次のようなものがあります。

1. 泥岩は、これまで最も理解が進んでおらず、研究もほとんど行われていない堆積岩の一つです。
2. 泥岩の成分を研究することは、その小ささと露頭での風化の影響を受けやすいことから困難です。
3. そして最も重要なのは、科学者は複数の分類体系を受け入れているということです。

泥岩は地質学上の記録にある堆積岩の50%を占め、地球上で最も広範囲に分布している堆積物です。細粒堆積物は侵食によって最も多く生成された産物であり、これらの堆積物は泥岩がいたるところに見られることに貢献しています。^[1]時間の経過とともに圧力が増加すると、板状の粘土鉱物が整列し、平行な層状（裂け目）のように見えることがあります。このように細かく層状に分かれやすい物質は泥岩とは異なり、頁岩と呼ばれます。泥岩に裂け目や層状化が見られなかったのは、元々の組織によるもの、または石化前に堆積物に潜む生物によって層状化が破壊されたためと考えられます。

文明の始まり、陶器や泥レンガが手作りされていた時代から現在に至るまで、泥岩は重要でした。泥岩に関する最初の本、ミロの『Geologie des Argils』は 1964 年まで出版されませんでしたが、科学者、技術者、石油生産者は、バージェス頁岩の発見と泥岩と石油の関連性以来、泥岩の重要性を理解していました。このどこにでもある岩石の種類に関する文献は近年増加しており、テクノロジーの進歩により、より優れた分析が可能になっています。

泥岩は、定義上、少なくとも 50 パーセントが泥サイズの粒子で構成されています。具体的には、泥は、直径が1/16 ～ 1/256 ((1/16) ² ) ミリメートルのシルトサイズの粒子と、 1/256 ミリメートル未満の 粘土サイズの粒子で構成されています。

泥岩には主に粘土鉱物、石英、長石が含まれています。また、63マイクロメートル未満の粒子（方解石、ドロマイト、菱鉄鉱、黄鉄鉱、白鉄鉱、重鉱物、有機炭素など）も含まれることがあります。^[1]

1/256 ミリメートル未満の成分が 50 パーセント以上含まれる細粒珪質砕屑岩には、さまざまな同義語があります。泥岩、頁岩、リュータイト、および粘土岩は、一般的な修飾語または包括的な用語ですが、泥岩という用語は、堆積地質学者や著者によってますます好まれる用語になっています。

「泥岩」という用語は、シルト岩、粘土岩、泥岩、頁岩にさらに細分化できる。例えば、シルト岩は、1/16～1/256ミリメートルに相当する粒子が50パーセント以上含まれる。「頁岩」は分裂性を意味し、簡単に分離したり、層状に平行に割れたりする能力を意味する。シルト岩、泥岩、粘土岩は、分裂性のない石化した、または硬化した岩屑を意味する。^[2]

全体的に、「泥岩」は、岩石を、シルト、粘土、泥など、寄与する粒子の最大の割合とそれぞれの粒子サイズによって分類できるため、最も便利な修飾語である可能性があります。

粘土岩は、岩石化した非劈開性の泥岩である。岩石が粘土岩と見なされるためには、粒子の大きさが 1/256 ミリメートル未満の粘土 (フィロケイ酸塩) が少なくとも 50 パーセント含まれていなければならない。粘土鉱物は泥岩に不可欠なものであり、体積で 1 番目または 2 番目に多い成分である。粘土鉱物は泥を凝集性と可塑性、または流動性のあるものにする。粘土鉱物は通常、非常に細かい粒子で、泥岩で認識される最小の粒子である。しかし、石英、長石、酸化鉄、炭酸塩も風化により典型的な粘土鉱物の粒子の大きさになることがある。^[3]

大きさを比較すると、粘土粒子は砂粒の1/1000の大きさです。これは粘土粒子が一定の水流速度で1000倍の距離を移動することを意味します。そのため、沈降にはより静かな条件が必要になります。^[2]

粘土の形成はよく理解されており、土壌、火山灰、氷河作用から生じます。古代の泥岩も風化しやすく崩壊しやすいため、粘土の供給源となります。長石、角閃石、輝石、火山ガラスが粘土鉱物の主な供給源です。^[3]

泥岩は、シルトと粘土サイズの粒子（それぞれ少なくとも1/3）の混合物を含む珪質堆積岩です。 ^[4]

「泥岩」という用語は、石灰岩のダナム分類体系と混同しないでください。ダナムの分類では、泥岩は炭酸塩粒子が 10 パーセント未満の石灰岩です。珪質砕屑性泥岩は炭酸塩粒子を扱っていないことに注意してください。フリードマン、サンダース、およびコパスカ メルケル (1992) は、珪質砕屑性岩石との混同を避けるために「石灰泥岩」の使用を提案しています。

シルト岩は、岩石化した、割れない泥岩です。岩石をシルト岩と呼ぶには、シルトサイズの物質が 50% 以上含まれていなければなりません。シルトとは、砂より小さく (1/16 ミリメートル)、粘土より大きい (1/256 ミリメートル) 粒子のことです。シルトは、凍結と融解、熱膨張、圧力の解放など、物理的風化の産物であると考えられています。物理的風化は岩石の化学変化を伴わず、岩石の物理的な破壊と要約するのが最も適切です。

地球上で最もシルトの割合が高い地域の一つはヒマラヤ山脈で、ここでは千枚岩が年間最大 5 ～ 10 メートル (16 ～ 33 フィート) の降雨にさらされています。シルト層に最も多く含まれるのは石英と長石で、シルトは非粘着性、非可塑性である傾向がありますが、簡単に液状化します。

現場で岩石がシルト岩かどうかを判断するための簡単なテストがあります。それは、岩石を歯に当ててみることです。歯に当たったときに岩石が「ざらざら」しているように感じたら、それはシルト岩です。

頁岩は、粘土鉱物、石英、長石シルトからなる、細粒で硬い層状の泥岩です。頁岩は岩石化しており、割れやすいものです。粒子の少なくとも 50 パーセントが 0.062 mm 未満でなければなりません。この用語は、粘土質、つまり粘土を含む岩石に限定されます。

頁岩には石灰質のものや有機質に富むものなど多くの種類があるが、黒色頁岩、つまり有機質に富む頁岩はさらなる評価に値する。頁岩が黒色頁岩であるためには、1%以上の有機炭素を含まなければならない。炭化水素の良質な源岩は、最大20%の有機炭素を含むことができる。一般に、黒色頁岩は藻類から炭素の流入を受け、藻類は腐敗して腐泥と呼ばれる泥を形成する。この泥が所望の圧力、深さ3～6キロメートル（1.8～3.7マイル）、温度90～120℃（194～248°F）で加熱されると、ケロジェンが形成される。ケロジェンは加熱することができ、岩石1トンあたり最大10～150米ガロン（0.038～0.568 m ³）の天然石油およびガス製品を生み出すことができる。^[2]

スレートは変成作用を受けた硬い泥岩で、よく発達した劈開を持っています。200～250℃（392～482℉）の温度で変成作用を受け、極端な変形を起こしています。スレートは圧力と温度に基づく変成作用の低い領域で形成されるため、層構造を保持し、硬くて細粒の岩石として定義できます。^[3]

スレートは屋根材、床材、昔ながらの石壁などによく使われ、美しい外観を持ち、理想的な劈開性と滑らかな質感が好まれます。

泥岩のほとんどは海や湖で形成されます。これらの環境は堆積に必要な静かな水を提供するからです。泥岩は地球上のあらゆる堆積環境で見つかりますが、大部分は湖と海で見つかります。

大雨は泥、粘土、シルトの輸送に必要な運動を生み出します。バングラデシュやインドを含む東南アジアはモンスーンによる多量の雨に見舞われ、ヒマラヤ山脈とその周辺地域からインド洋に堆積物が流れ出ます。

暖かく湿潤な気候は岩石の風化に最も適しており、熱帯沿岸の海棚には温帯や極地の海棚よりも泥が多く存在します。例えば、アマゾン川流域は地球上で3番目に大きい堆積物負荷を誇り、降雨によってペルー、エクアドル、ボリビアのアンデス山脈から粘土、シルト、泥が供給されています。 ^[5]

川、波、沿岸流は、落下速度によって泥、シルト、粘土を砂や砂利から分離します。勾配が緩やかで流域が広い長い川は、泥を運ぶ能力が最も優れています。水量が多く勾配が緩やかで長い川の良い例であるミシシッピ川は、その最北端から泥を運び、泥が優勢なデルタに堆積します。

以下は、泥岩の発生源、海洋への輸送手段、および堆積環境となるさまざまな環境のリストです。

インドのガンジス川、中国の黄河、米国のミシシッピ川下流は、沖積谷の好例です。これらのシステムは連続的に水源があり、洪水時に泥やシルトが堤防を越えて堆積する越流堆積や、放棄された川が泥で満たされる三日月堆積によって泥を供給します。 ^[3]

沖積谷が存在するためには、通常は活発な地殻変動によって隆起した高地と、水と堆積物を海に導く導管として機能する低地が存在しなければなりません。

氷河作用によって大量の泥や氷河堆積物が生成され、氷河堆積物として陸上や湖に堆積します。 [ ^3] 氷河は、すでに侵食されやすい泥岩層を侵食する可能性があり、このプロセスにより、氷河による粘土やシルトの生産が増加します。

北半球には、500 km (310 マイル) を超える世界の湖の 90% があり、その多くは氷河によって形成されました。深い氷河の浸食を含む氷河作用によって形成された湖の堆積物は豊富です。^[3]

北半球の湖の90パーセントは氷河によって形成されたが、古代湖の形成は氷河によるものではない。古代湖は世界最大かつ最深であり、今日の石油貯蔵庫の最大20パーセントを保有している。また、海洋泥岩に次いで2番目に豊富な泥岩の供給源でもある。^[3]

古代の湖に泥岩が豊富に存在するのは、湖の長い歴史と厚い堆積物によるものです。これらの堆積物は酸素と降雨量の変化の影響を受けやすく、古気候の一貫性をしっかりと説明しています。

デルタとは、河川や小川が堆積物を水域に沈積させた場所に形成される陸上または水中の堆積物です。ミシシッピ川やコンゴ川などのデルタには、堆積物が大量に堆積する可能性があり、堆積物を深海に運ぶことができます。デルタ環境は、川の河口に見られ、そこでは川の水が海に入るときに流れが遅くなり、シルトや粘土が堆積します。

低エネルギーデルタは泥を大量に堆積させるもので、湖、湾、海、小海洋に位置し、沿岸流も弱い。砂と砂利が豊富なデルタは高エネルギーデルタであり、波が支配的で、泥やシルトは河口からはるかに遠くまで運ばれる。^[3]

沿岸流、泥の供給、波は海岸の泥の堆積の重要な要因です。アマゾン川は南アメリカ北東部の沿岸地域に5億トンの堆積物（主に粘土）を供給しています。この堆積物の250トンは海岸に沿って移動し、堆積します。ここで堆積した泥の多くは厚さ20メートル（65フィート）以上で、海に30キロメートル（19マイル）まで広がっています。^[3]

アマゾン川が運ぶ堆積物の多くはアンデス山脈から来ており、堆積物が最終的に移動した距離は6,000km（3,700マイル）です。^[3]

地球の表面の 70 パーセントは海で覆われており、海洋環境は世界で最も高い割合で泥岩が見られる場所です。限られた大陸とは対照的に、海洋には横方向の連続性が非常に多く見られます。

それに比べて、大陸は泥やシルトの一時的な管理人であり、泥岩の堆積物の必然的な生息地は海洋です。さまざまな粒子の埋没と再生を理解するには、以下の泥岩サイクルを参照してください。

海洋には、深海溝、深海平原、火山性海山、収束プレート、発散プレート、トランスフォームプレートの縁など、さまざまな環境があります。 ^[6]陸地が海洋堆積物の主な供給源であるだけでなく、海中に生息する生物も寄与しています。

世界の河川は、懸濁物や溶解物の粘土やシルトを海に運び、海棚に堆積させる。極地では、氷河や浮遊氷が堆積物を直接海底に落とす。風は乾燥地帯から細粒物質を供給し、爆発的な火山噴火も寄与する。これらのすべての発生源は、寄与率がそれぞれ異なる。^[6]

堆積物は重力によって海洋の深部へと移動し、海洋におけるプロセスは陸上におけるプロセスと似ています。

海洋環境で見つかる泥岩の種類は、場所によって大きく異なります。例えば、米国の亜熱帯地方を流れるアパラチコラ川には、最大60～80%のカオリナイト泥が含まれていますが、ミシシッピ川には10～20%のカオリナイトしか含まれていません。^[7]

泥岩の始まりは、プレートテクトニクスによって隆起したか、火山から空中に噴き出された山頂の堆積物であると考えられます。この堆積物は雨、風、重力にさらされ、風化によって岩が叩かれ、砕け散ります。粘土からシルト、小石、玉石に至るまでの粒子を含む風化生成物は、下の盆地に運ばれ、そこで多くの堆積性泥岩タイプの 1 つに固まります。

最終的に泥岩は地下数キロメートルまで移動し、圧力と温度によって泥岩は変成片麻岩に変化します。変成片麻岩は母岩または火山のマグマとして再び地表に現れ、このプロセスが再び始まります。^[3]

泥岩は、赤、紫、茶色、黄色、緑、灰色、さらには黒など、さまざまな色で形成されます。灰色の色合いは泥岩で最も一般的であり、黒のより暗い色は有機炭素から生じます。緑色の泥岩は、有機物が三価鉄とともに分解する還元条件下で形成されます。また、海洋環境でも見られ、そこでは外洋性または浮遊性の種が水から沈殿し、泥岩で分解します。^[8] 赤色の泥岩は、泥岩内の鉄が酸化されると形成され、赤色の強度に応じて、岩が完全に酸化されているかどうかを判断できます。^[2]

泥岩層では、化石が侵食、溶解、その他の侵食プロセスから保護されるため、化石はよく保存されています。化石は過去の環境を記録する上で特に重要です。古生物学者は、泥岩中の化石の種類と量を参考にして、特定の地域を調べ、塩分濃度、水深、水温、水の濁度、堆積速度を判定することができます。

最も有名な泥岩層の一つは、カンブリア紀に形成されたカナダ西部のバージェス頁岩である。この場所では、海の泥の活動によって、軟体動物が、一部は丸ごと保存されていた。一般的に、古代の生命の遺物として保存されているのは、硬い骨格のみであるが、バージェス頁岩には、骨、骨格、歯などの硬い体の部分だけでなく、筋肉、えら、消化器系などの柔らかい体の部分も含まれている。バージェス頁岩は、地球上で最も重要な化石の場所の一つで、5億年前の種の無数の標本を保存しており、その保存は泥岩の保護によるものである。^[9]

もう一つの注目すべき地層はモリソン層である。この地域は、米国のモンタナ州からニューメキシコ州まで広がり、150万平方マイルの広さがある。世界で最も重要な恐竜の埋葬地の1つと考えられており、多くの化石が世界中の博物館で見ることができる。^{[10]この場所では、}アロサウルス、ディプロドクス、ステゴサウルス、ブロントサウルスなど、いくつかの恐竜種の恐竜の化石が発見されている。肺魚、淡水軟体動物、シダ、針葉樹も見つかっている。この堆積物は、湖、沼地、川のある湿った熱帯気候によって泥岩が堆積して形成された。必然的に、泥岩には約1億5千万年前のジュラ紀後期の無数の標本が保存されていた。 ^[10]

泥岩、特に黒色頁岩は、世界中で貴重な石油資源の源であり容器です^{[11] 。泥岩と有機物は堆積するために静かな水条件を必要とするため、泥岩は石油の最も可能性の高い資源です。泥岩は多孔性が低く、不浸透性であり、泥岩が}黒色頁岩でない場合は、石油と天然ガスの貯留層のシールとして有用であることがよくあります。貯留層で見つかった石油の場合、石油の周りの岩は根源岩ではありませんが、黒色頁岩は根源岩です。

前述のように、泥岩は地球の堆積地質学的記録の 50% を占めています。泥岩は地球上に広く存在し、さまざまな産業にとって重要です。

変成頁岩にはエメラルドや金が含まれることがあり^{[5] 、泥岩には}鉛や亜鉛などの金属鉱石が含まれることがあります。泥岩は多孔性が低いため、石油や天然ガスの保存に重要であり、埋め立て地からの有害な液体の漏出を防ぐために技術者によってよく使用されます。

砂岩と炭酸塩岩は、地球の歴史における高エネルギーの出来事を記録しており、研究がはるかに容易です。高エネルギーの出来事の間には、地球の歴史におけるより静かで通常の状態を記録した泥岩層があります。私たちがまだ理解していないのは、地質学の歴史におけるより静かで通常の出来事です。砂岩は、大きな地質構造の全体像と水深の兆候を提供します。泥岩は、酸素含有量、一般的により豊富な化石の豊富さと多様性、およびはるかに有益な地球化学を記録します。^[5]

泥と泥岩は地球科学において時として過小評価されているが、その重要性を認識して、ロンドン地質学会は2015年を「泥の年」と名付けた。^[12]