山によって岩石や地質が違うのは、それぞれの山ができた場所・時代・地殻変動・火山活動・堆積環境などの「地質史」が違うからです。ある山はマグマが冷えてできた火成岩を多く含み、別の山は海底にたまった砂や泥が固まった堆積岩からできています。さらに、地下深くで強い熱や圧力を受けた岩石が地表へ持ち上がり、変成岩として山をつくっている場所もあります。
産業技術総合研究所の地質調査総合センターによると、日本列島は長い間、海洋プレートが沈み込む場所にあり、海底の堆積物が付加されたり、地下深くで変成作用を受けたり、マグマ活動が起きたりしてきました。その結果、日本の山々には年代も成因も異なる多様な岩石が分布しています。
つまり、山の岩石を調べることは、その山が「どのように生まれ、どんな変化を経験してきたか」を読むことでもあります。
岩石はでき方によって大きく3種類に分けられる
山の岩石の違いを理解するには、まず岩石のでき方を知る必要があります。
地質学では、岩石は一般に火成岩・堆積岩・変成岩の3つに大きく分けられます。
- 火成岩：マグマや溶岩が冷えて固まった岩石。
- 堆積岩：砂・泥・生物の殻などが積み重なって固まった岩石。
- 変成岩：もともとあった岩石が地下で高い温度や圧力を受け、別の性質へ変化した岩石。
産総研・地質調査総合センターは、岩石をこの3種類に分類し、火成岩ではマグマの種類や冷え方、堆積岩では粒子の種類や堆積環境、変成岩では受けた温度・圧力条件などが岩石の特徴を決めると説明しています。
山によって、これら3種類の岩石がどの割合で、どの年代のものとして分布しているかが違うため、地質も変わるのです。
火山の山では火成岩が多くなる
火山活動でつくられた山では、溶岩や火山灰などマグマ由来の岩石が多くなります。
地下のマグマが地表へ噴出して急速に冷えると、玄武岩や安山岩、流紋岩などの火山岩になります。地下深くでゆっくり冷えた場合には、花崗岩など結晶の大きな深成岩になります。
同じ火山でも、噴火ごとにマグマの成分が変わることがあります。また、溶岩流、火砕流、火山灰など噴出のしかたも違います。
そのため、一つの火山の中でも山腹の場所や地層の深さによって、安山岩、玄武岩、凝灰岩など異なる岩石が見つかることがあります。
産総研が火山ごとに作成している火山地質図では、溶岩や火砕流堆積物などの分布が時代ごとに区分されています。火山の見た目が一つの山でも、内部には複数回の噴火でできた地質が重なっているのです。
昔の海底が持ち上がって山になることもある
山というと、地下から岩石が盛り上がってできるイメージがあります。しかし、現在の山の岩石の中には、もともと海底にあったものも少なくありません。
海では、砂や泥、火山灰、生物の殻などが海底へ積もります。長い時間がたつと、それらが押し固められて砂岩、泥岩、石灰岩、チャートなどの堆積岩になります。
その後、プレート運動によって地層が変形し、隆起すると、かつての海底の岩石が山の上に現れます。
たとえば石灰岩には、昔の海で暮らしていたサンゴや有孔虫などに由来する成分が含まれることがあります。山頂付近で海の生物の化石が見つかることがあるのは、その場所がかつて海だった証拠です。
山の高さと岩石が形成された場所は同じとは限りません。現在は標高の高い場所でも、その岩石自体は昔の海底で生まれた可能性があるのです。
日本の山には「付加体」の岩石が多い
日本列島の地質を理解するうえで重要なのが付加体です。
海洋プレートが大陸側のプレートの下へ沈み込むとき、海底に積もっていた泥や砂、海山をつくる玄武岩、深海でできたチャートなどの一部が、沈み込まずに大陸側へ押しつけられることがあります。
このように、海洋プレート上のさまざまな岩石や堆積物がはぎ取られて陸側へ付け加わった地質体を付加体と呼びます。
産総研によると、日本列島は長い時代にわたる海洋プレートの沈み込みによって成長し、複数の時代の付加体が集積してできています。
そのため、日本の山地では、砂岩と泥岩が交互に分布したり、チャートや玄武岩、石灰岩が複雑に入り混じったりすることがあります。遠く離れた山同士で地質が違うだけでなく、同じ山地の中でも岩石が急に変わることがあるのは、この複雑な形成史が関係しています。
地下深くへ運ばれた岩石は変成岩になる
プレートの沈み込みや山脈形成では、岩石が地下深くへ押し込まれることがあります。
地下では、地表より温度も圧力も高くなります。岩石が溶けるほどではなくても、高温・高圧の環境に長く置かれると、岩石をつくる鉱物が再結晶し、もとの岩石とは異なる組織や性質を持つようになります。
これが変成作用です。
たとえば泥岩が強い変成作用を受けると結晶片岩などへ変わり、石灰岩が熱を受けると結晶質石灰岩、いわゆる大理石になることがあります。
その後、地殻変動や侵食によって地下深くにあった変成岩が地表へ現れると、山地を構成する岩石になります。
つまり、ある山で変成岩が見られることは、その岩石が過去に地下深くへ運ばれ、高い温度や圧力を経験した証拠になります。
マグマが地下へ入り込むと周囲の岩石も変わる
火山地域でなくても、地下のマグマ活動が地質へ影響することがあります。
マグマが地下の岩石へ入り込んで固まると、花崗岩などの深成岩になります。さらに熱いマグマに接した周囲の岩石は加熱され、別の岩石へ変化することがあります。
このような作用を接触変成作用と呼びます。
たとえば泥岩がマグマの熱を受けると、硬く緻密なホルンフェルスへ変わることがあります。
そのため、花崗岩が分布する山の周辺に、変成岩が帯状に分布する場合があります。岩石の違いを調べると、現在は地下に見えない昔のマグマ活動まで推定できます。
断層によって違う地質が隣り合うこともある
山地には多くの断層があります。
断層が長い時間にわたって動くと、本来は離れた場所にあった異なる年代・種類の岩石が、すぐ隣に並ぶことがあります。
産総研の地質図の解説でも、日本列島では堆積岩や変成岩が帯状に分布し、その境界が断層で接する例が多いとされています。
たとえば登山道を歩いていて、ある場所では砂岩が多かったのに、尾根を越えると突然結晶片岩や花崗岩が現れることがあります。これは山の標高が変わったからではなく、地質境界や断層を越えた可能性があります。
地質図では、こうした岩石の分布や境界を色分けして表しています。
山ができた「時代」が違えば岩石も違う
山による地質の違いには、形成された年代も関係します。
日本列島には、数億年前にできた岩石から、数十万年前や数千年前の火山噴出物まで、非常に幅広い年代の地質が存在します。
古い岩石は、その後のプレート運動や変成作用、断層運動を何度も経験している場合があります。一方、新しい火山では比較的新鮮な溶岩や火山灰が地表を覆っています。
産総研は、日本列島では古生代以降の深成岩・変成岩・堆積岩から、第四紀の新しい堆積物まで、多様な地質体が分布すると説明しています。
つまり、隣り合う山であっても、それぞれが地質学的に別の時代の岩石でできていれば、岩質や地層の構造は大きく異なります。
同じ山の中でも岩石が一種類とは限らない
「この山は花崗岩の山」「この山は火山の山」と表現することがありますが、実際の山は一種類の岩石だけでできているとは限りません。
古い堆積岩の上へ火山噴出物が重なったり、堆積岩の中へ花崗岩質のマグマが貫入したり、断層で別の地質体が接したりすることがあります。
また、山の表面に見える岩石と、その地下深くにある岩石が違うこともあります。
地質図は、表土などを取り除いたと仮定したとき、地表近くにどの種類・年代の岩石や地層が分布しているかを示す地図です。登山中に見える露頭だけでは分からない地質の広がりを理解するために使われます。
岩石の違いは山の形にも影響する
地質の違いは、山の内部だけの話ではありません。山の形にも影響します。
硬く侵食されにくい岩石は尾根や岩峰として残りやすく、割れ目が多い岩石や風化しやすい地層は谷や崩壊地になりやすい傾向があります。
石灰岩地域では、水に溶けやすい性質によってカルスト地形が発達することがあります。花崗岩地域では、風化によって丸い岩塊や砂状の堆積物ができることがあります。
つまり、「なぜ山の形が違うのか」という問いと、「なぜ山の岩石や地質が違うのか」という問いはつながっています。岩石の種類が違えば、削られ方や斜面の安定性も変わるからです。
海外の山脈でも複数の地質が重なっている
山地の地質が複雑なのは日本だけではありません。
USGSが解説するアメリカ南部アパラチア山地では、古い大陸地殻の断片、海底にたまった堆積岩、火山岩、海洋地殻の断片など、異なる起源の岩石が山地の中に含まれています。
これらは過去のプレート衝突によって集まり、変形・変成しながら現在の山地をつくりました。
山脈は、一つの材料からできた巨大な岩の塊というより、長い地球史の中で集められ、変形したさまざまな岩石の集合体なのです。
「高い山ほど古い岩石」とは限らない
標高が高いほど古い岩石が露出しているように思えるかもしれませんが、必ずしもそうではありません。
若い火山は、新しい溶岩や火山灰を積み重ねて高い山をつくることがあります。逆に、非常に古い岩石が長い侵食によって低い丘陵や平地に露出している場合もあります。
また、断層運動で古い岩石が持ち上がったり、新しい地層の下から露出したりすることもあります。
岩石の年代と山の標高は別の情報です。地質学では、岩石の種類・年代・分布・構造を組み合わせて、その山の成り立ちを考えます。
山によって地質が違う主な理由を整理すると
- できた場所が違う：火山、海底、陸上など、岩石が生まれた環境が違う。
- プレート運動の履歴が違う：付加、沈み込み、衝突、隆起など経験した地殻変動が違う。
- マグマ活動が違う：火山岩や深成岩の種類・年代が場所ごとに異なる。
- 受けた熱と圧力が違う：地下深くへ運ばれた岩石は変成岩になることがある。
- 堆積した材料が違う：砂、泥、生物の殻、火山灰など、もとの堆積物によって堆積岩が変わる。
- 断層運動が違う：別の場所でできた地質体が隣り合うことがある。
- 形成された時代が違う：古い基盤岩と新しい火山噴出物が同じ山地に共存することもある。
結局、なぜ山によって岩石や地質が違うのか
それぞれの山が、異なる場所・時代・地殻変動・火山活動・堆積環境を経験してできたからです。
火山ではマグマからできた火成岩が多く、昔の海底が持ち上がった山では砂岩・泥岩・石灰岩・チャートなどが見られます。地下深くへ運ばれた岩石は高温・高圧によって変成岩となり、断層運動によって異なる地質体が隣接することもあります。
特に日本列島は、海洋プレートの沈み込み、付加体の形成、変成作用、マグマ活動を長い時代にわたって繰り返してきたため、山ごとの地質が非常に多様です。
つまり、山の岩石の違いは偶然ではありません。一つ一つの山がたどってきた地球の歴史の違いが、現在の岩石や地層として残っているのです。
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