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変成相は、同様の圧力と温度の下で形成された変成岩中の一連の鉱物の組み合わせです。[1]この組み合わせは、温度と圧力の2次元グラフ上の領域に対応する条件で形成されるものの典型です（図1の図を参照）。[1]したがって、特定の鉱物を含む岩石は、その地域の地質学史における特定の構造的設定、時間、場所に関連付けることができます。 [1]相（および温度と圧力のグラフ上の対応する領域）間の境界は、段階的で近似しているため広くなっています。[1]温度と圧力の最低値での岩石形成に対応するグラフ上の領域は、変成岩ではなく堆積岩の形成範囲であり、続成作用と呼ばれるプロセスで形成されます。[1]
歴史的な定義
変成岩相という名称は、1838年にスイスの地質学者アマンツ・グレスリーによって、堆積岩の特定の堆積環境に対して初めて使用されました。これらの堆積相に類似した変成岩相が、1920年にフィンランドの岩石学者ペンティ・エスコラによって提案されました。エスコラの分類は、ニュージーランドの地質学者フランシス・ジョン・ターナーによって、そのキャリアを通じて改良されました。ターナーの代表的な著作は、1948年に出版された「変成岩の鉱物学的および構造的進化」と題する本です。[2] ターナーは、1970年代初頭のキャリアの終わりまで、変成岩相の分類を改良しながら、この分野での研究を継続しました。
基本原則
さまざまな変成相は、岩石の鉱物組成によって定義されます。岩石体内の温度や圧力が変化すると、岩石は異なる相に移行し、一部の鉱物は安定しますが、他の鉱物は不安定または準安定になります。鉱物が実際に反応するかどうかは、反応速度、反応の活性化エネルギー、および岩石内に存在する 流体の量によって異なります。
変成岩に含まれる鉱物とその年代の関係は、岩石の薄片を光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡で観察することで調べることができます。岩石の変成相とは別に、地層全体を LT、MT、HT、LP、MP、HP (低、中、高、圧力または温度) の略語で表すことができます。1980 年代以降、極度の圧力を受けた岩石には UHP (超高圧) という用語が使用されています。
岩石にどの鉱物が成長するかは、原岩（変成前の元の岩石）の元の組成にも依存します。炭酸塩岩は玄武岩 溶岩とは異なる組成を持ち、その中で成長できる鉱物も異なります。したがって、変成砂岩と変成泥岩は、同じ変成相であっても、鉱物学的組成が異なります。
指標鉱物
あらゆる変成相には、それを認識できる指標鉱物があります。これは、これらの鉱物が必ずしも肉眼で見える、または岩石内に存在するという意味ではありません。岩石の化学組成が適切でない場合、これらの鉱物は結晶化しません。
非常に典型的な指標鉱物は、アルミノケイ酸塩（Al 2 SiO 5、すべてネソケイ酸塩）の多形です。アンダルサイトは低圧で安定し、カイヤナイトは高圧だが比較的低温で安定し、シリマナイトは高温で安定します。
鉱物の組み合わせ
ゼオライト相
ゼオライト相は、変成度が最も低い変成相です。岩石内の低温および低圧のプロセスは続成作用と呼ばれます。この相は、強く水和したテクトケイ酸塩であるゼオライトにちなんで名付けられています。以下の鉱物の組み合わせを持つ場合があります。
変成岩および灰岩層の場合：
メタペライトの場合：
- 白雲母+ 緑泥石 + アルバイト + 石英
プレナイト-パンペリー石相
プレナイト-パンペリー石相は、ゼオライト相よりも圧力と温度が少し高くなります。この相は、鉱物のプレナイト( Ca - Al -フィロケイ酸塩) とパンペリー石(ソロケイ酸塩) にちなんで名付けられました。プレナイト-パンペリー石は、鉱物の組み合わせによって特徴付けられます。
変成岩および灰砂岩の場合:
- プレナイト+パンペリー石+ 緑泥石 + アルバイト + 石英
- パンペリー石 + 緑泥石 +緑簾石+ アルバイト + 石英
- パンペリー石 + エピドート +スティルプノメラン+白雲母+ アルバイト + 石英
メタペライトの場合:
- 白雲母 + 緑泥石 + アルバイト + 石英
緑色片岩相
緑色片岩相は、圧力と温度が低い場合に発生します。この相は、岩石の典型的な片岩 構造と、緑泥石、緑簾石、アクチノ閃石の緑色の鉱物にちなんで名付けられました。特徴的な鉱物の組み合わせは次のとおりです。
メタ塩基性岩石の場合:
- 緑泥石 + アルバイト + 緑簾石 ± アクチノ閃石、石英
metagreywackes では:
- アルバイト + 石英 + 緑簾石 + 白雲母 ±スティルプノメラン
メタペライトの場合:
- 白雲母 + 緑泥石 + アルバイト + 石英
- クロリトイド+ 緑泥石 + 白雲母 + 石英 ±パラゴナイト
- 黒雲母+ 白雲母 + 緑泥石 + アルバイト + 石英 + Mn -ガーネット（スペサルティン）
- ドロマイト+ 石英
緑簾石-角閃岩相
両閃岩相
角閃岩相は、中程度の圧力と平均から高温の相です。このような状況で形成される角閃石にちなんで名付けられました。以下の鉱物の組み合わせがあります。
メタ塩基性岩石の場合:
メタペライトの場合:
Si-ドロストーンの場合:
グラニュライト相
グラニュライト相は、中圧変成作用の最高段階です。変成作用が発生する深さは一定ではありません。この相と輝石-角閃石相の特徴的な鉱物は斜方輝石です。グラニュライト相は、以下の鉱物の組み合わせによって特徴付けられます。
メタ塩基性岩石の場合:
メタペライトの場合:
超高温相
青色片岩相
青色片岩相は、沈み込み帯の岩石に見られるように、比較的低温ですが高圧です。この相は、岩石の片岩特性と青色鉱物の藍閃石およびローソン石にちなんで名付けられました。青色片岩相は、以下の鉱物の組み合わせを形成します。
メタ塩基性岩石の場合:
metagreywackes では:
- 石英 +ジェダイト+ ローソン石 ± フェンジャイト、藍閃石、緑泥石
メタペライトの場合:
- フェンジャイト + パラゴナイト +カーフォライト+ 緑泥石 + 石英
炭酸塩岩（大理石）の場合：
エクロジャイト相
エクロジャイト相は、最高圧力と最高温度での相です。これは、変塩基性岩石のエクロジャイトにちなんで名付けられました。エクロジャイト相には、以下の鉱物の組み合わせがあります。
メタ塩基性岩石の場合:
変成花崗閃緑岩の場合:
- 石英 + フェンジャイト +ジェダイト/ オンファス輝石 + ガーネット
メタペライトの場合:
- フェンジャイト + ガーネット + カイヤナイト +クロリトイド（マグネシウムに富む） + 石英
- フェンジャイト + カイヤナイト + タルク + クォーツ ± ジェダイト
アルバイト-緑簾石-ホルンフェルス相
アルバイト-緑簾石-ホルンフェルス相は、低圧かつ比較的低温の相です。アルバイトと緑簾石の 2 つの鉱物にちなんで名付けられましたが、これらの鉱物は他の相でも安定しています。ホルンフェルスは接触変成作用によって形成された岩石で、この作用は高温かつ低圧/低深度という特徴があります。この相は、以下の鉱物によって特徴付けられます。
メタ塩基性岩石の場合:
- アルバイト + 緑簾石 + アクチノ閃石 + 緑泥石 + 石英
メタペライトの場合:
- 白雲母 + 黒雲母 + 緑泥石 + 石英
石灰質混合物の場合：方解石＋タルク＋石英
ホルンブレンドホルンフェルス相
ホルンブレンド-ホルンフェルス相は、アルバイト-緑簾石相と同様に低圧ですが、温度がわずかに高い相です。鉱物ホルンブレンドにちなんで名付けられていますが、その鉱物の外観はこの相に限定されません。ホルンブレンド-ホルンフェルス相には、次の鉱物の組み合わせがあります。
メタ塩基性岩石の場合:
メタペライトの場合:
K 2 O の少ない堆積物または変成火成岩の場合:
- 菫青石 + 直閃石 + 黒雲母 + 斜長石 + 石英
Siを多く含むドロストーンの場合:
- ドロマイト + 方解石 + トレモライト ± タルク
輝石ホルンフェルス相
輝石ホルンフェルス相は、最も高温の接触変成相であり、グラニュライト相と同様に鉱物の斜方輝石によって特徴付けられます。次の鉱物の組み合わせによって特徴付けられます。
メタ塩基性岩石の場合:
- 斜方輝石 + 単斜輝石 + 斜長石 ±カンラン石または石英
メタペライトの場合:
- 菫青石 + 石英 + 珪線石 + カリ長石（正長石） ± 黒雲母 ± ガーネット
（温度が750℃以下の場合は珪線石ではなく紅柱石になります）
- 菫青石 + 斜方輝石 + 斜長石 ± ガーネット、スピネル
炭酸塩岩の場合:
サニディナイト相
サニディナイト相は、非常に高温かつ低圧の珍しい相です。特定の接触変成条件下でのみ、この相に到達できます。高温のため、岩石は部分的に溶解し、ガラスが形成されます。この相は、鉱物サニディンにちなんで名付けられています。次の鉱物の組み合わせが特徴です。
メタペライトの場合:
炭酸塩の場合:
地殻構造
エコロジットと青色片岩は沈み込み帯と関連しており、グラニュライトは火山弧と関連しています。
参照
参考文献
- ^ abcde 地質学の基礎、第 3 版、スティーブン マーシャク
- ^ ターナー、フランシス・ジョン（1948年）。変成岩の鉱物学的および構造的進化。pp.1-332。
- エスコラ、ペンティ・エーリス、1920 年:「岩石の鉱物相」
- フィルポッツ、アンソニー R.、1990:火成岩と変成岩の岩石学の原理
- ダフ、P. McL. D.、1996年;ホームズの物理地質学の原理
- ヴィッサー、WA、1980年;地質命名法
- デイブ・ウォーターズによる変成岩相