結論からいうと、岩石と色が関係しているのは、岩石がさまざまな鉱物やガラスの集合体であり、含まれる鉱物の種類・量・化学状態によって、岩石全体が反射・吸収する光が変わるからです。さらに、鉄を含む鉱物の酸化、風化による鉱物の変質、粒の大きさや表面状態などでも色は変化します。
そのため、岩石の色は「見た目の特徴」であるだけでなく、その岩石にどんな鉱物が含まれているか、どのような環境でできたか、できた後にどのような変化を受けたかを考える手がかりになります。ただし、色だけで岩石名を断定することはできません。
岩石の色は何によって決まるのか
岩石は、一種類の物質だけでできているとは限りません。産業技術総合研究所 地質調査総合センター（GSJ）は、岩石を鉱物やガラスの集合体として説明しています。火成岩では、石英、長石、かんらん石、輝石、角閃石、黒雲母など、マグマから生じるさまざまな鉱物が組み合わさっています。
鉱物にはそれぞれ固有の色や光の性質があります。そのため、どの鉱物をどれくらい含むかによって、岩石全体の色合いは変わります。
たとえば、石英や一部の長石のような淡色の鉱物が多い岩石は、全体として白色、灰白色、淡いピンク色などに見えやすくなります。一方、輝石、角閃石、黒雲母などの有色鉱物が多い岩石は、暗灰色、黒色、緑がかった色などに見えやすくなります。
GSJの火成岩の解説でも、マグマから晶出する鉱物を、かんらん石・輝石・角閃石・黒雲母などの「有色鉱物」と、斜長石・石英・カリ長石などの「無色鉱物」に分けて説明しています。つまり、岩石の色は鉱物組成を反映しているのです。
同じ火成岩でも色が違うのはなぜ？
火成岩の色の違いは、マグマの組成とそこからできる鉱物の違いと深く関係しています。
玄武岩のような苦鉄質の火成岩では、輝石やかんらん石などの有色鉱物を比較的多く含むため、一般に暗い灰色から黒色に見えます。一方、流紋岩や花崗岩のような珪長質の岩石では、石英や長石など比較的明るく見える鉱物の割合が高く、白っぽい色、淡い灰色、ピンク色などを示すものが多くあります。
花崗岩をよく見ると、白やピンクの長石、透明から灰色の石英、黒い黒雲母など、異なる色の粒が組み合わさっていることがわかります。遠くから見た「花崗岩の色」は、こうした多数の鉱物粒の色が混ざって見えているものです。
ただし、同じ名前の岩石でも鉱物の量には幅があります。花崗岩だから必ず白色、玄武岩だから必ず真っ黒というわけではありません。
鉱物そのものの色はなぜ違うのか
鉱物の色は、化学組成や結晶構造、微量元素、不純物などによって変わります。
鉱物に光が当たると、ある波長の光が吸収され、残った光が反射または透過して目に届きます。どの波長を吸収するかは、鉱物中の元素や電子の状態によって異なります。この違いが、赤、緑、黒、褐色などの色として見えます。
J-STAGEに掲載されている鉱物の色に関する研究でも、鉱物の色は結晶中の元素や構造と関係する性質として扱われています。したがって、岩石の色を理解するには、その構成単位である鉱物の性質を見ることが重要です。
鉄が岩石を赤や茶色にすることがある
岩石の色で特に重要な元素の一つが鉄です。鉄を含む鉱物が酸素や水にさらされて変化すると、赤色や黄褐色を示す鉄酸化物・水酸化物が生じることがあります。
USGS（米国地質調査所）は、赤い岩石について、赤さび色の粒に鉄と酸素からなる鉱物が含まれている場合があり、代表的な鉄酸化物として赤鉄鉱（ヘマタイト）を挙げています。鉄を含む物質が酸素や水と反応すると、岩石や堆積物が赤褐色を帯びることがあります。
たとえば、砂岩の粒の表面が薄い鉄酸化物で覆われると、もとの砂粒自体が白色や透明でも、岩石全体は赤や茶色に見えることがあります。米国南西部に広がる赤い砂岩層は、そのわかりやすい例です。
風化すると岩石の色が変わるのはなぜ？
岩石はできたときの色を永久に保つわけではありません。地表で雨水や空気にさらされると風化が進み、鉱物が別の鉱物へ変化したり、鉄が酸化したりするため、表面の色が変わることがあります。
GSJは、風化を岩石や鉱物が地表で大気や水にさらされて分解・破砕される現象と説明しています。化学的風化では鉱物そのものが変化するため、色の変化が伴うことがあります。
日本の泥質岩を調べた研究でも、風化によって緑泥石や黄鉄鉱などが変質し、鉄の酸化物・水酸化物が形成されることと、岩石の色の変化が対応することが報告されています。
そのため、岩石を割ったときに外側と内側で色が違うことがあります。外側は長期間風化して褐色や黄褐色になっていても、内部には新鮮な灰色や黒色の部分が残っている場合があります。
黒い模様も鉄やマンガンと関係することがある
岩石の割れ目や表面に、黒い膜や樹枝状の模様が見られることがあります。これらは必ずしも「黒い鉱物が最初から多かった」ことを意味しません。
日本粘土学会の報告では、花崗岩や火山岩の割れ目に、鉄・マンガンの酸化物や水酸化物からなる黒色物質が形成される例が示されています。地下水や風化に伴う化学反応によって、岩石の割れ目に新しい色が付くことがあるのです。
つまり岩石の色には、岩石ができたときから持っている「一次的な色」と、風化や水との反応で後から生じた「二次的な色」があります。
粒の大きさや表面の状態でも色の見え方は変わる
同じ鉱物組成でも、粒の大きさや岩石表面の状態によって色の見え方が変わることがあります。
粗い結晶からなる花崗岩では、石英や長石、黒雲母などの色を粒ごとに見分けやすくなります。一方、玄武岩のように結晶が細かい岩石では、一つ一つの粒を肉眼で区別しにくいため、全体として均一な暗色に見えやすくなります。
また、ぬれた岩石は乾いた岩石より暗く、色が濃く見えることがあります。水が表面の光の反射の仕方を変えるためです。表面を磨いた石材と、粗く割ったままの石材でも見える色は異なります。
したがって、色を比較するときは、新鮮な割れ口なのか、風化した表面なのか、乾いているのかぬれているのかという条件も確認する必要があります。
堆積岩の色はできた環境の手がかりになる
堆積岩では、色が堆積したときやその後の化学環境を考える手がかりになることがあります。
USGSは、赤い堆積岩について、堆積物が埋没する前後に酸素へさらされたことを示す場合があると説明しています。鉄が酸化された状態で保存されると、赤や赤褐色が残りやすいためです。
一方、酸素が少ない環境では、鉄の状態や有機物の保存状態が異なり、灰色や黒色など別の色を示す場合があります。ただし、岩石の色は複数の要因によって決まるため、「赤なら必ず陸上」「黒なら必ず深海」のように色だけで形成環境を断定することはできません。
色だけで岩石の種類を決められないのはなぜ？
岩石の色は分類のヒントになりますが、決定的な証拠ではありません。
その理由は、同じ種類の岩石でも鉱物の割合や風化状態によって色に幅があり、逆に異なる岩石でも似た色になることがあるからです。黒い岩石がすべて玄武岩というわけではなく、白い岩石がすべて花崗岩というわけでもありません。
GSJも、岩石の分類には鉱物の種類や量、岩石の組織、でき方などを用いています。専門的な同定では、色だけでなく、粒の大きさ、鉱物組成、結晶の形、層理や片理、化学組成などを組み合わせて判断します。
身近な岩石を観察するときも、「何色か」に加えて「どんな粒が見えるか」「結晶は大きいか」「層になっているか」「割った内部も同じ色か」を見ると、より多くの情報を読み取れます。
まとめ
岩石と色が関係しているのは、岩石をつくる鉱物の種類・量・化学状態が、岩石全体の光の吸収や反射を決めるからです。石英や長石のような淡色の鉱物が多ければ明るく見えやすく、輝石や角閃石、黒雲母などの有色鉱物が多ければ暗く見えやすくなります。
さらに、鉄の酸化による赤褐色化や、風化による鉱物の変質、割れ目にできる鉄・マンガン酸化物などによって、岩石の色は形成後にも変化します。粒径、ぬれ方、表面の粗さも見え方に影響します。
つまり岩石の色は、構成鉱物と、その岩石がたどってきた化学的・地質学的な履歴を映す手がかりです。ただし、色だけで岩石名を決めるのではなく、鉱物や組織など他の特徴と合わせて見ることが大切です。
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