結論からいうと、岩石の色は、岩石をつくる鉱物やガラスが光の一部を吸収し、一部を反射することで生まれます。どの色に見えるかは、含まれる鉱物の種類と割合、鉄などの元素の化学状態、結晶や粒子の大きさ、風化や酸化の程度、表面の状態などが組み合わさって決まります。
たとえば、花こう岩では石英や長石のような白色〜灰色の鉱物が多いため全体に明るく見えやすく、玄武岩では輝石やかんらん石など暗色の鉱物が多いため黒〜暗灰色に見えやすくなります。また、鉄を含む鉱物が酸化すると赤鉄鉱などの鉄酸化物ができ、岩石が赤色や赤褐色になることがあります。
つまり岩石の色は単なる表面の飾りではなく、その岩石を構成する物質と、岩石がたどってきた地質学的な変化を反映した結果なのです。
岩石の色は、まず「何の鉱物でできているか」で決まる
岩石は、多くの場合、複数の鉱物が集まってできています。産業技術総合研究所 地質調査総合センター（GSJ）は、火成岩には石英、長石、かんらん石、輝石、角閃石、黒雲母など、さまざまな鉱物が含まれると説明しています。
これらの鉱物には、それぞれ異なる色があります。GSJは、かんらん石・輝石・角閃石・黒雲母などを「有色鉱物」、斜長石・石英・カリ長石などを「無色鉱物」として紹介しています。
そのため、有色鉱物が多い岩石は暗く見えやすく、無色鉱物が多い岩石は白色〜灰色など比較的明るく見えやすくなります。
たとえば流紋岩や花こう岩では石英や長石が多いため全体に淡い色になりやすく、玄武岩やはんれい岩では輝石、角閃石、かんらん石などの暗色鉱物が多いため、黒色や暗灰色になりやすくなります。
鉱物の色は、光の吸収と反射で見えている
私たちが岩石や鉱物を「赤い」「黒い」「緑色だ」と感じるのは、物体に当たった光のうち、どの波長の光が吸収され、どの波長が目に届くかが違うからです。
鉱物中の元素や結晶構造が違うと、光との相互作用も変わります。その結果、ある鉱物では赤い光が多く目に届き、別の鉱物では緑色や青色の光が目に届くことがあります。
J-STAGEに掲載された鉱物の色に関する解説でも、鉱物の着色は化学組成や結晶構造、含まれる微量成分などと関係する性質として扱われています。
つまり、岩石の色を理解するには、岩石全体を見るだけでなく、それをつくる鉱物の内部で光がどのように扱われているかを見る必要があります。
なぜ同じ岩石でも、白・灰色・黒など色が違うのか
同じ岩石名でも、いつもまったく同じ色になるわけではありません。その理由の一つが、構成鉱物の割合に幅があることです。
たとえば花こう岩は、主に石英、長石、黒雲母などからできています。しかし、白い長石が多いもの、ピンク色のカリ長石が多いもの、黒雲母がやや多いものでは、全体の見た目が変わります。
GSJの花こう岩の写真解説でも、透明度の高い灰色に見える石英、白く見える長石、黒色の有色鉱物が一つの岩石の中に組み合わさっていることが示されています。
遠くから岩石を見ると、それぞれの鉱物粒を別々に認識するのではなく、それらの色が混ざった平均的な色として見えます。そのため、鉱物の割合が少し違うだけでも、岩石全体の色調は変化します。
鉄は岩石の色を大きく変える
岩石の色を左右する元素の中で、特に重要なのが鉄です。
鉄を含む鉱物は、酸素や水と反応すると別の化合物へ変化することがあります。代表的なのが赤鉄鉱（ヘマタイト）などの鉄酸化物です。
USGSは、赤い岩石の赤褐色の粒には鉄と酸素からなる鉱物が含まれることがあり、代表例としてヘマタイトを挙げています。鉄を含む鉱物が酸素や水と反応すると、岩石や堆積物が赤色〜赤褐色を帯びることがあります。
このため、赤い砂岩の中には、砂粒そのものが赤いのではなく、粒の表面を鉄酸化物が薄く覆うことで全体が赤く見えているものがあります。
「赤い岩石」は過去の酸化環境の手がかりになることがある
岩石の色は、その岩石ができた環境を考える手がかりになる場合があります。
USGSは、赤色の堆積岩について、堆積物が埋没前または埋没の初期に酸素へさらされてい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れば、赤色や赤褐色が岩石に残りやすいためです。
一方、酸素が少ない環境では鉄の化学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になることがあります。
ただし、色だけから堆積環境を断定することはできません。岩石の色は複数の鉱物や後の変化にも影響されるため、地質学では地層、化石、粒子、鉱物組成など他の証拠と合わせて判断します。
風化すると岩石の色が変わる
岩石は、できた瞬間の色をずっと保つとは限りません。地表に出ると、雨水、酸素、二酸化炭素、温度変化などによって風化します。
風化で鉱物の化学組成が変わると、岩石の色も変わります。特に鉄を含む鉱物は酸化しやすく、岩石の表面が黄褐色、茶色、赤褐色へ変化することがあります。
島根半島西部の泥質岩を調べたJ-STAGEの研究では、風化に伴って緑泥石や黄鉄鉱が変質し、黄鉄鉱が鉄の水酸化物または酸化物へ変わることと、泥質岩の色の変化が対応していることが報告されています。
このため、露頭の岩石では、外側が茶色くても内部を割ると灰色や黒色の新鮮な部分が現れることがあります。外側は長い間空気や水に触れて風化し、内部は比較的新鮮な状態を保っているためです。
黒や緑の色は何から生まれるのか
黒〜暗灰色の岩石では、輝石、角閃石、黒雲母、磁鉄鉱などの暗色鉱物が多く含まれることがあります。玄武岩やはんれい岩が暗色に見えやすいのは、こうした鉱物の割合が比較的高いためです。
一方、緑色を帯びた岩石には、かんらん石や緑泥石、蛇紋石などの緑色鉱物が含まれる場合があります。とくに変成作用や熱水変質を受けた岩石では、新しくできた緑色鉱物によって全体の色が変わることがあります。
ただし、見た目が緑色だから特定の鉱物が必ず含まれているとは限りません。同じ色を示す鉱物は複数あるため、正確な同定には硬さ、結晶形、化学組成など他の特徴も確認します。
結晶や粒子の大きさでも色の見え方は変わる
岩石の色は、鉱物の種類だけでなく、結晶や粒子の大きさにも影響されます。
花こう岩のように結晶が大きい岩石では、白い長石、灰色の石英、黒い黒雲母などを肉眼で別々に見分けやすくなります。岩石全体としては、それらが斑点状に混ざった色に見えます。
一方、玄武岩のように結晶が非常に細かい岩石では、一粒一粒の鉱物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。
GSJは、火山岩が急冷されてできるため微細な結晶やガラスからなることが多く、深成岩は地下でゆっくり冷えて結晶が大きく成長すると説明しています。こうした組織の違いも、岩石の色の見え方に影響します。
ぬれた岩石が濃い色に見えるのはなぜ？
同じ岩石でも、乾いているときとぬれているときでは色の濃さが違って見えることがあります。
乾いた粗い表面では、表面の細かな凹凸で光がさまざまな方向へ散乱します。水でぬれると表面の空気との境界が減り、散乱のしかたが変わるため、内部まで光が入りやすくなり、結果として暗く鮮やかに見えることがあります。
磨いた石材が、割ったままの石より色が濃く見えることがあるのも、表面の光の反射と散乱の違いが関係しています。
つまり、色は岩石内部の鉱物だけでなく、「どういう表面を見ているか」によっても変わって見えます。
岩石の色だけで種類を決められない理由
色は岩石を観察する重要な手がかりですが、色だけで岩石名を決めることはできません。
同じ花こう岩でも白、灰色、ピンクなどの違いがあります。逆に、別の種類の岩石でも似た灰色や黒色になることがあります。また、風化した表面と新鮮な割れ口ではまったく違う色を示すこともあります。
地質学では、岩石を分類するときに、色だけでなく鉱物組成、粒の大きさ、結晶の組織、層理や片理、化学組成、でき方などを組み合わせて判断します。
そのため、身近な岩石を見るときも、「何色か」だけでなく、「どんな粒が見えるか」「大きな結晶があるか」「外側と内側で色が違うか」を合わせて観察すると、岩石の成り立ちを考えやすくなります。
岩石の色から何が読み取れるのか
岩石の色は、主に次のような情報を考える手がかりになります。
- 鉱物組成：明色鉱物と暗色鉱物の割合を推測する手がかりになります。
- 鉄の酸化状態：赤色や褐色は鉄酸化物の存在を示す場合があります。
- 風化の程度：表面と内部の色の違いから、風化の進行を考えられます。
- 結晶・粒径：粗粒か細粒かによって、色の見え方が変わります。
- 形成環境：堆積岩では、酸化・還元環境を考える補助情報になることがあります。
ただし、どの情報も色だけで確定できるものではありません。色は、他の地質学的情報と組み合わせることで価値が高まります。
まとめ
岩石の色は、岩石をつくる鉱物やガラスが光を吸収・反射することを基本として、鉱物の種類と割合、元素の化学状態、結晶や粒子の大きさ、風化、酸化、表面状態などが組み合わさって成り立っています。
石英や長石などの明色鉱物が多ければ明るい色になりやすく、輝石、角閃石、黒雲母などの暗色鉱物が多ければ黒〜暗灰色になりやすくなります。鉄を含む鉱物が酸化すると、赤鉄鉱などによって岩石が赤褐色になることもあります。
さらに、風化による鉱物変質、結晶の粒径、ぬれ方や表面の粗さによっても見える色は変化します。つまり岩石の色は、岩石をつくる材料と、その岩石が受けてきた地質学的な変化が光の見え方に表れたものと考えると理解しやすいでしょう。
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