火山岩

火山岩（科学的な文脈ではしばしば火山岩と略される）は、火山から噴出した溶岩から形成された岩石である。すべての岩石タイプと同様に、火山岩の概念は人為的なものであり、自然界では火山岩は半深成岩と変成岩に分かれ、一部の堆積物と堆積岩の重要な要素を構成している。これらの理由から、地質学では、火山岩と浅い半深成岩は必ずしも別個に扱われるわけではない。先カンブリア時代の楯状地質学の文脈では、「火山」という用語は、厳密には変火山岩に適用されることが多い。空中に噴出したマグマから形成される火山岩と堆積物は「火砕岩」と呼ばれ、技術的にはこれらも堆積岩である。

火山岩は地球の表面、特に海洋で最も一般的な岩石の一種です。陸上では、プレート境界や洪水玄武岩地域で非常によく見られます。現在の地球の陸地表面の約8%を火山岩が覆っていると推定されています。^[1]

• 溶岩
• テフラ
• 火山爆弾
• ラピリ
• 火山灰

火山岩は、通常、細粒または無顕晶からガラス質の質感である。火山岩には、他の岩石の破片や斑晶が含まれることが多い。斑晶は、母岩よりも大きく、肉眼で識別できる結晶である。菱形斑岩は、非常に細粒の母岩に埋め込まれた大きな菱形の斑晶の例である。 ^[4]

火山岩は、溶岩に閉じ込められた揮発性物質によって生じた空隙によって生じた 気泡状の質感を持つことが多い。軽石は、爆発的な火山噴火で生成される気泡が非常に多い岩石である。^{[引用が必要]}

現代の岩石学者の多くは、起源を調べる際に、火山岩を含む火成岩をその化学的性質によって分類しています。同じマグマから異なる鉱物学や組織が形成されることがあるため、岩石学者は火山岩の起源を調べる際に化学に大きく依存しています。^{[引用が必要]}

火成岩の化学分類は、まずシリカとアルカリ金属（ナトリウムとカリウム）の総含有量に基づいており、これはシリカとアルカリ酸化物（K ₂ OとNa ₂ O）の重量分率として表されます。これにより、岩石はTAS図の1つの領域に配置されます。超塩基性岩とカーボナタイトには独自の専門分類がありますが、これらは火山岩として発生することはめったにありません。TAS図の一部の領域は、酸化カリウムと酸化ナトリウムの比率によってさらに細分化されます。アルミニウムや鉄の含有量など、他の成分に基づいて追加の分類が行われることもあります。^{[5] [6] [7] [8]}

火山岩は、亜アルカリ性、アルカリ性、過アルカリ性の火山岩に大別されます。亜アルカリ性岩は、

SiO ₂ < -3.3539 × 10 ⁻⁴ × A ⁶ + 1.2030 × 10 ⁻² × A ⁵ - 1.5188 × 10 ⁻¹ × A ⁴ + 8.6096 × 10 ⁻¹ × A ³ - 2.1111 × A ² + 3.9492 × A + 39.0

ここで、シリカとアルカリ酸化物の総含有量（A）は両方ともモル分率として表される。TAS図は重量分率を使用し、アルカリ岩と亜アルカリ岩の境界はモル分率で定義されるため、TAS図上のこの曲線の位置はおおよそのものである。過アルカリ火山岩はNa ₂ O + K ₂ O > Al ₂ O _{3を持つ岩石として定義されるため、アルカリ酸化物の一部は}長石ではなくエジリンまたはナトリウム角閃石として存在しているはずである。^{[9] [8]}

火山岩の化学は、主マグマの初期組成とそれに続く分化の2つに依存しています。ほとんどのマグマの分化は、主に結晶分化によってシリカ（ SiO ₂ ）含有量を増加させる傾向があります。ほとんどのマグマの初期組成は玄武岩ですが、初期組成の小さな違いにより、複数の分化系列が生じる場合があります。これらの系列で最も一般的なのは、ソレアイト質、石灰アルカリ質、アルカリ性です。^{[9] [8]}

ほとんどの火山岩は、いくつかの共通の鉱物を共有しています。火山岩の分化は、主に分別結晶化によってシリカ (SiO _{2 ) 含有量を増加させる傾向があります。したがって、より進化した火山岩は、}長石、石英多形、白雲母などの葉状珪酸塩やテクト珪酸塩などのシリカの量が多い鉱物に富む傾向があります。依然として珪酸塩が優勢ではあるものの、より原始的な火山岩には、オリビンや輝石などのシリカの少ない鉱物の組み合わせがあります。ボーエンの反応系列は、火山岩で最も一般的な鉱物の形成順序を正しく予測します。^{[出典が必要]}

時々、マグマは別のマグマから結晶化した結晶を拾い上げることがあります。これらの結晶は、ゼノクリストと呼ばれます。キンバーライトで見つかったダイヤモンドは、まれですがよく知られたゼノクリストです。キンバーライトはダイヤモンドを生成するのではなく、ダイヤモンドを拾い上げて地球の表面に運びます。^{[引用が必要]}

火山岩は、化学組成と組織の両方に基づいて名前が付けられています。玄武岩は、シリカ含有量の少ない非常に一般的な火山岩です。流紋岩は、シリカ含有量の多い火山岩です。流紋岩のシリカ含有量は花崗岩に似ていますが、玄武岩の組成は斑れい岩と同じです。中間の火山岩には、安山岩、デイサイト、粗面岩、およびラタイトがあります。^{[引用が必要]}

火砕岩は爆発的な火山活動の産物です。多くの場合、珪長質（シリカを多く含む）です。火砕岩は、火山灰、爆弾、火山灰、その他の火山 噴出物などの火山の残骸の結果であることが多いです。火砕岩の例としては、凝灰岩や火砕流岩があります。^[要出典]

浅い貫入岩は、深成岩ではなく火山岩に似た構造を持ち、火山性岩石と考えられ、火山下性岩石へと変化します。^[要出典]

溶岩石や溶岩岩という用語は、地質学者よりもマーケティング担当者によってよく使われ、地質学者は「火山岩」と言うでしょう（溶岩は溶融液体で岩は固体であるため）。「溶岩石」は砕けやすい珪質 軽石から固体の塩基性流動玄武岩まであらゆるものを指す場合があり、溶岩ではなかったが溶岩のように見える岩（溶解ピットのある堆積性 石灰岩など）を指す場合もあります。岩の物理的または化学的特性について何かを伝えるには、より具体的な用語を使用する必要があります。優れたサプライヤーは、販売している火山岩の種類を把握しています。^[10]

火山の溶岩から形成される岩石のサブファミリーは、火成岩と呼ばれます（地表下のマグマから形成される火成岩、火成深成岩と区別するため）。

異なる火山の溶岩は、冷えて固まると、その外観と組成が大きく異なります。流紋岩の溶岩流が急速に冷えると、黒曜石と呼ばれる黒いガラス質の物質に急速に凍結することがあります。同じ溶岩がガスの泡で満たされると、スポンジ状の軽石になることがあります。ゆっくりと冷やすと、流紋岩と呼ばれる明るい色の均一な固体の岩石になります。^{[引用が必要]}

溶岩は空気や水と接触して急速に冷却され、大部分が微細結晶質であるか、少なくとも噴火時にまだ液体であった粘性の半結晶質溶岩流の一部を表す微細粒の基質を持っています。このとき、溶岩は大気圧のみにさらされ、大量に含まれていた蒸気やその他のガスは自由に逃げました。これにより多くの重要な変化が生じますが、最も顕著なのは、多数の蒸気空洞（気泡構造）が頻繁に存在し、しばしば細長い形に引き伸ばされ、その後浸透によって鉱物で満たされることです（扁桃体構造）。^{[11] [12] [13] [14]}

岩塊がまだ地表の下で前進している間に結晶化が進行していたため、最後に形成された鉱物（基底岩塊内）は、通常、移動の方向（流動または流動構造）に沿ったほぼ平行な曲がりくねった線状に配列され、以前に結晶化したより大きな初期の鉱物も同様の配列を示す可能性があります。ほとんどの溶岩は、噴出する前に元の温度よりかなり低くなります。その挙動は、飽和温度に近づくと最初に大きくて整った結晶の塊を堆積し（不安定段階）、次により小さく不完全な結晶粒子の雲を沈殿させる（準安定段階）という、水中の熱い塩の溶液とよく似ています。^[11]

火成岩では、第一世代の結晶は一般に溶岩が地表に現れる前、つまり火山の地下深部から火口まで上昇する間に形成される。噴出したばかりの溶岩には、溶融した液体の塊に運ばれた大きな結晶が含まれていることが、観察によって頻繁に確認されている。大きくてよく形成された初期の結晶（斑晶）は斑状結晶と呼ばれ、周囲のマトリックスまたは基質の小さな結晶は噴出後の段階に属する。より稀に、溶岩が噴出の瞬間に完全に融合することがある。その後、冷えて非斑状で微細な結晶質の岩石を形成する場合もあれば、より急速に冷やされると大部分が非結晶質またはガラス質になる場合もある（黒曜石、タキライト、ピッチストーンなどのガラス質岩）。^[11]

ガラス質岩石の一般的な特徴は、中心から放射状に広がる細い繊維からなる丸い物体（球晶）の存在である。これらは、石英または三日月石と混合された不完全な長石の結晶からなる。同様の物体は、ガラスをゆっくり冷却することで人工的に生成されることが多い。まれに、これらの球晶は中空であったり、間に空間がある同心円状の殻（岩相）で構成されたりする。ガラスによく見られるパーライト構造は、冷却時の収縮により同心円状の丸い亀裂が存在することで構成される。^[11]

斑晶または斑状鉱物は、基質のものよりも大きいだけでなく、形成されたときにマトリックスがまだ液体であったため、隣接する結晶の圧力に邪魔されることなく、完全な結晶形状をとることができました。基質と同様に、ガラス質または微細結晶質の物質で満たされていることから、斑晶は急速に成長したようです。斑晶を顕微鏡で調べると、複雑な歴史をたどってきたことがわかります。斑晶には、色やその他の光学的特性の変化によって示される異なる組成の層が非常によく見られます。たとえば、オージャイトは、中央が緑色で周囲がさまざまな色合いの茶色になっている場合や、中央が淡い緑色で、周辺が強い多色性（エギリン）を持つ濃い緑色になっている場合があります。^[11]

長石では、中心部は周囲の層よりもカルシウムに富んでいるのが普通で、その後に続く層は、それぞれが内部よりもカルシウム含有量が少ないことがしばしば見られる。石英（および他の鉱物）の斑晶は、鋭く完全な結晶面ではなく、丸みを帯びた腐食した表面を示し、先端は鈍く、結晶の物質に母材が不規則な舌のように突き出ている。鉱物が結晶化した後、母材が固まる前のある時期に、部分的に再び溶解または腐食したことは明らかである。^[11]

いくつかの溶岩では、腐食した黒雲母や角閃石の斑晶が非常によく見られます。それらは、淡い緑色の輝石が混じった磁鉄鉱の黒い縁に囲まれています。角閃石または黒雲母の物質は、固化の特定の段階で不安定であることが判明し、輝石と磁鉄鉱の準結晶に置き換えられました。準結晶は、元の結晶を部分的または完全に置き換えますが、特徴的な輪郭は保持されています。^[11]

火山岩の機械的挙動は、その複雑な微細構造によって複雑化しています。^{[15] [16]}たとえば、空隙空間の分割（細孔とマイクロクラック）、細孔と結晶のサイズと形状、熱水変質などの属性は、火山岩で大きく異なる可能性があり、すべてが結果として生じる機械的挙動（たとえば、ヤング率、圧縮強度と引張強度、脆性挙動から延性挙動に遷移する圧力^[15]）に影響を与える可能性があります。他の地殻岩石と同様に、火山岩は、有効拘束圧が低い場合は脆く、高い場合は延性です。脆性挙動は断層や破砕として現れ、延性挙動は分散している場合（破砕性細孔崩壊）と局所的である場合（圧縮帯）があります。^[15]火山岩の機械的挙動を理解することは、山腹崩壊などの火山災害をよりよく理解するのに役立ちます。^[要出典]

• 噴出岩
• 貫入岩