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スレートは、粘土または火山灰からなる頁岩型の堆積岩が低度広域変成作用を受けて形成された、細粒で葉理のある均質な変成岩です。これは最も細粒の葉理のある変成岩です。[ 1 ]葉理は元の堆積層とは一致せず、変成圧縮の方向に対して垂直な面にある場合があります。[ 1 ]
スレートの葉理は「スレート劈開」[ 1 ]と呼ばれ、細かい粘土が圧縮に垂直な面で薄片を形成して再成長する強い圧縮によって生じます。[ 1 ]採石場で特殊な工具で葉理に平行に叩いて巧みに「切断」すると、多くのスレートは劈開性と呼ばれる性質を示し、滑らかで平らな石板を形成します。これは屋根材、床タイル、ビリヤード台などに古くから使われてきました。[ 1 ]スレートは、特に屋根を覆うように大量に見られる場合、灰色であることが多いです。しかし、スレートは単一の産地からでもさまざまな色で産出されます。たとえば、北ウェールズ産のスレートは、淡い灰色から濃い灰色までさまざまな色合いがあり、紫、緑、またはシアンの場合もあります。スレートは、それが形成される可能性のある頁岩や片岩と混同してはいけません。
「スレート」という言葉は、粘板岩から作られた特定の種類の物にも使われます。それは、一枚の粘板岩製の屋根瓦を指す場合もあれば、筆記用スレートを指す場合もあります。筆記用スレートとは、伝統的に木製の枠に収められた、小さくて滑らかな岩片で、チョークと一緒にメモ帳や掲示板として、特にパブや宿屋で料金を記録するために使われていました。「クリーン・スレート」や「ブランク・スレート」といった表現は、この用法に由来しています。
スレートは、明瞭な組成層状構造を示さないが、薄い板やプレートに容易に割ることができる、きめ細かい変成岩である。[ 2 ] [ 3 ]通常、泥岩の低度広域変成作用によって形成される。[ 4 ] [ 5 ]この穏やかな変成作用によって、個々の鉱物結晶が微細なままの岩石が生成され、[ 5 ]新鮮な劈開面が鈍く見える特徴的なスレート劈開が生じる。これは、泥岩から派生した次の高度変成岩である千枚岩の絹のような劈開面とは対照的である。[ 6 ]劈開の方向は、元の泥岩の堆積構造とは無関係であり、代わりに広域圧縮の方向を反映している。[ 7 ]
スレートの劈開は連続的であり、個々の劈開面は間隔が狭すぎて手持ちのサンプルでは識別できません。スレートの組織は、これらの遍在する劈開面によって完全に支配されています。顕微鏡で見ると、スレートは雲母の層（Mドメイン）によって隔てられた非常に薄い石英と長石のレンズ（QFドメイン）で構成されていることがわかります。 [ 8 ]これらは通常、100μm（ミクロン）未満の厚さです。[ 4 ]スレートは他のほとんどの変成岩に比べて低い熱と圧力で形成されたため、スレートには化石が見つかることがあります。時には、繊細な生物の微細な残骸がスレートに見つかることもあります。[ 9 ] [ 10 ]
泥岩が粘板岩に変化する過程では、圧縮される際に泥岩の体積の最大 50% が失われます。粘土鉱物などの板状鉱物の粒子は回転して圧縮方向に対して垂直な平行な層を形成し、岩石に劈開が生じ始めます。粘土鉱物が緑泥石や雲母に変化し始めると、粘板岩の劈開が完全に発達します。岩石中の有機炭素は黒鉛に変化します。[ 11 ]
粘板岩は主に石英、イライト、緑泥石の鉱物で構成されており、これらが構成の最大 95% を占めます。最も重要な副成分鉱物は、酸化鉄 (赤鉄鉱や磁鉄鉱など)、硫化鉄 (黄鉄鉱など)、炭酸塩鉱物です。長石はアルバイトとして、またはまれに正長石として存在することがあります。[ 12 ]北ウェールズの紫色の粘板岩のように、鉄の核の周りに鉄(II ) 還元球が形成され、淡緑色の斑点模様が残ることがあります。これらの球は、後から加えられた応力場によって卵形に変形することがあり、標本の劈開面で見ると楕円形に見えます。しかし、還元斑は変形後にも形成され、劈開方向に沿った優先的な浸透によって楕円形になることもあるという証拠もあるため、変形を推定するために還元楕円体を使用する際には注意が必要です。[ 13 ]
19世紀半ば以前は、「スレート」、「頁岩」、「片岩」という用語は明確に区別されていませんでした。[ 14 ]米国の地下炭鉱の文脈では、20世紀に入っても、スレートという用語は頁岩を指すのに一般的に使用されていました。 [ 15 ]例えば、ルーフスレートは石炭層の上にある頁岩を指し、ドロースレートは石炭が取り除かれる際に鉱山の天井から落ちてくる頁岩を指していました。[ 16 ]
英国地質調査所は、岩石について他にほとんど何もわかっておらず、より明確な分類ができない場合に限り、「スレート」という用語を科学論文で使用することを推奨しています。たとえば、岩石の特性から頁岩の変成作用によって形成されたことが明確にわかる場合は、科学論文ではメタ頁岩と記述する必要があります。起源が不明だが、雲母が豊富であることがわかっている場合は、泥質岩と記述する必要があります。[ 2 ]
スレートは屋根瓦の一種である屋根用スレートに加工でき、屋根瓦はスレート職人によって設置されます。スレートには割れやすい面が2つあり、劈開面と木目面があるため、石を薄いシートに割ることができます。割れたスレートは自然な外観を保ちつつ、比較的平らで積み重ねやすいです。1870年代から第一次世界大戦まで、鉄道、道路、水路の輸送システムの改善に伴い、ヨーロッパでは一連の「スレートブーム」が発生しました。 [ 17 ]
スレートは吸水率が0.4%未満と極めて低いため、屋根材として特に適しています。そのため、凍害に強いという利点があります。[ 18 ]天然スレートは加工が最小限で済むため、製造時のエネルギー消費量が他の屋根材と比べても遜色ありません。[ 19 ]天然スレートは、その美しさと耐久性から建築専門家に広く利用されています。スレートは非常に耐久性が高く、数百年も持ちます。 [ 20 ]メンテナンスはほとんど、あるいは全く必要ありません。[ 18 ]天然スレートは耐火性にも優れ、エネルギー効率も高いです。[ 21 ]
スレート屋根瓦は通常、釘またはフックで固定されます（スペイン産スレートでよく見られるように）。[ 22 ]イギリスでは、固定方法は一般的に、木製の桟木に二重釘で固定するか（イングランドとウェールズ）[ 23 ]、木製の下地板に直接釘で固定します（スコットランドと北アイルランド）。釘は伝統的に銅製でしたが、現代では合金やステンレス鋼の代替品もあります。[ 24 ]これらの方法はいずれも、適切に使用すれば、耐用年数が約60～125年の長持ちする防水屋根を実現します。[ 18 ]
ヨーロッパ大陸のスレート供給業者の中には、フック固定を使用することで次のようなメリットが得られると示唆しているところもある。[ 25 ]
しかし、金属製のフックは目に見えるため、歴史的建造物には適さない可能性がある。
スレートタイルは、屋内および屋外の床材[ 27 ]、階段[ 28 ] 、通路[ 29 ]、壁面被覆材[ 30 ]によく使用されます。タイルはモルタルで固定され、縁に沿って目地材が詰められます。タイルには、耐久性と外観を向上させ[ 31 ] 、汚れに対する耐性を高め[ 27 ] 、白華現象を軽減し、表面の滑らかさを増減させるために、化学シーラントがよく使用されます。タイルは、設置を容易にするために裏面が研磨された状態で販売されることがよくあります[ 31 ] 。スレート床は、雨にさらされる屋外で使用すると滑りやすくなることがあります。
19世紀のイギリスでは、屋根以外にもスレート瓦が建築に用いられていました。ウェールズのブレナウ・フェスティニオグやベセスダといったスレート採石場では、現在でもスレートのみで建てられた建物が数多く残っています。スレートは壁に埋め込むことで、簡易的な防湿膜としても利用できます。小さな端材は、床梁の水平調整用のスペーサーとして使われます。スレートが豊富に産出される地域では、様々な大きさのスレート片が壁や生垣の建築にも用いられ、時には他の種類の石材と組み合わせて使われることもあります。
スレートは優れた電気絶縁体であり、耐火性もあるため、20世紀初頭の配電盤や大型電動機のリレー制御装置の製造に使用されました。[ 32 ]熱安定性と化学的不活性性のため、スレートは実験台の天板やビリヤード台の天板にも使用されています。
スレートは、以前の文化ではナイフを研ぐ砥石として使用されていましたが、 [ 33 ] [ 34 ]現在では砥石は一般的に石英で作られています。[ 35 ] 18 世紀と 19 世紀の学校では、黒板や個人の筆記用スレートにスレートが広く使用され、スレート鉛筆またはチョーク鉛筆が使用されました。[ 32 ]現代の家庭では、スレートはテーブルコースターとしてよく使用されます。
入手可能な地域では、高品質の粘板岩が墓石や記念碑に使用されています。[ 36 ]場合によっては、古代マヤ文明が石碑を作るために粘板岩を使用しました。[ 37 ]日本では、黒碁石の伝統的な素材として粘板岩が選ばれ、白碁石には貝殻が使われていました。現在では高級品とみなされています。[ 38 ]
ペンシルバニア産の粘板岩は、七面鳥狩りに用いられる七面鳥の鳴き声笛の製造に広く使われている。この粘板岩を様々な種類の木製のストライカーでこすると、北米に生息する4種類の野生七面鳥（イースタン七面鳥、リオグランデ七面鳥、オセオラ七面鳥、メリアム七面鳥）の鳴き声をほぼ完全に再現できる。
今日ヨーロッパで産出されるスレートのほとんどは、世界最大の天然スレート生産国および輸出国であるスペイン産で、屋根材として使用されるヨーロッパの天然スレートの90%はスペインのスレート産業から来ています。現在のヨーロッパでスレートの生産量が少ない地域には、ウェールズ（ユネスコの景観遺産に登録され、ランベリスに博物館がある）、コーンウォール（有名なデラボール村）、カンブリア（バーリントン・スレート採石場、ホニスター・スレート鉱山、スキッドー・スレートを参照）、そしてかつてはスコットランドの西高地にあったバラチュリッシュ周辺やイギリスのスレート諸島などがあります。フランスの一部（アンジュー、ロワール渓谷、アルデンヌ、ブルターニュ、サヴォワ）とベルギーの一部（アルデンヌ）、イタリア北部のリグーリア、特にラヴァーニャの町（その名前はイタリア語で黒板を意味する言葉として受け継がれている）とフォンタナブオーナ渓谷の間。ポルトガル、特に北部のヴァロンゴ周辺。ドイツのモーゼル川流域、フンスリュック（フェルにはかつての鉱山が博物館として公開されている）、アイフェル、ヴェスターヴァルト、テューリンゲン、北バイエルン。ノルウェーのアルタ（実際には片岩で、真の粘板岩ではない）。ウェールズとカンブリア産の粘板岩の中には、青色以外の色の粘板岩があり、ウェールズでは紫色、かつては緑色、カンブリアでは緑色である。
北米では、ニューファンドランド、ペンシルベニア州東部、バージニア州バッキンガム郡、バーモント州とニューヨーク州のスレートバレー地域でスレートが生産されており、ニューヨーク州グランビル周辺では色付きスレートが採掘されている。19世紀後半から20世紀初頭にかけて、メイン州モンソンでは大規模なスレート採掘が行われており、スレートは通常濃い紫色から黒っぽい色をしており、地元の多くの建物がスレート瓦で屋根が葺かれている。ニューヨーク市のセントパトリック大聖堂の屋根と、アーリントン国立墓地にあるジョン・F・ケネディの墓石は、どちらもモンソン産のスレートでできている。[ 39 ]
スレートは北極圏で産出され、イヌイットはウルの刃を作るのに使用していました。中国には広大なスレート鉱床があり、近年、加工済みおよび未加工のスレートの輸出が増加しています。オーストラリア全土にスレート鉱床があり、アデレードヒルズのウィルンガ、カンマントゥー、ミッドノースのミンタロとスポルディングで大規模な埋蔵量が採掘されています。スレートはブラジルにも豊富にあり、世界第2位のスレート生産国であるミナスジェライス州のパパガイオス周辺ではブラジルのスレートの95%が採掘されています。ただし、ブラジルのすべての「スレート」製品がCEマークを付ける資格があるわけではありません。[ 40 ]
