黒い岩に見えても、中まで黒いとは限らない
乾燥地域の岩の表面に、暗い色の薄い被膜が見られることがあります。砂漠ワニスと呼ばれるもので、粘土鉱物や鉄・マンガンの酸化物などが関わります。塗料のワニスを人が塗ったという意味ではありません。中学入試では、表面の色と岩石内部の性質を分ける観察資料として考えられます。表面が黒いことだけから、岩全体が黒い火山岩だと分類しないことが大切です。
表面を覆うものが薄くても、見える色には大きく影響します。断面を観察すると、外側だけ暗く、内部は別の色という場合があります。岩石の種類を調べるなら、表面の風化や被膜の影響を考え、内部の粒や鉱物なども確認します。写真一枚の色だけで岩石名を決めようとすると、表面の変化を岩石本体の特徴と取り違えることがあります。
膜の材料と岩本体の材料を分ける
砂漠ワニスには、岩の外から運ばれた細かな物質も関わります。岩本体の成分がそのまま一様に黒く変わるという単純な説明ではありません。形成には環境条件や生物の関与など複数の過程が研究されており、色の濃さだけで一つの原因を決めることはできません。ここでは被膜と内部を別々に測るという、資料の読み方に焦点を当てます。
採取した被膜の成分割合と、岩全体の成分割合も異なります。被膜にマンガンの割合が高いと分かっても、大きな岩全体が同じ割合のマンガンを含むとは言えません。どの部分を試料として測定したかが大切です。分析表の見出しに表面層とあるか、内部とあるかを確認してから、数値を比較します。
厚い膜ほど必ず古い、とは言い切れない
時間の経過で被膜が発達する場合でも、形成の速さがどこでも同じとは限りません。水分、向き、物質の供給、表面のはがれなどによって変わりえます。Aの膜がBの二倍厚いから、Aが二倍古いと判断するには、形成速度が一定で同じという追加条件が必要です。自然の表面を、一律の時計として使わないようにします。
一方、計算用の模型で「一定の速さで成長し、失われない」と定められていれば、厚さを速さで割って時間を求められます。その答えは模型の中での値です。実物の年代が測れたことと混同しないように、答案にも条件を書き添えます。入試では、比例計算ができることと、その比例を使ってよいか判断することの両方が問われます。
例題1｜薄い膜の体積
平らな岩の表面100平方cmを、厚さ0.02mmの膜が均一に覆っているとします。膜の体積は何立方cmですか。表面の凹凸は考えません。
答え・解説：0.2立方cmです。厚さ0.02mmをcmに直すと0.002cmなので、100×0.002＝0.2です。100×0.02＝2とすると、面積はcm、厚さはmmのまま掛けています。薄い膜でも大きな面積を覆えますが、体積は小さくなります。見た目に黒い範囲が広いことと、被膜の量が岩本体と同じくらい多いことは別です。
例題2｜年代を出せる条件
模型Aでは膜が100年で0.001mmずつ増え、途中で失われないとします。厚さ0.02mmになる時間は何年ですか。また形成速度が不明な別の岩Bも厚さ0.02mmなら、同じ年代と言えますか。
答え・解説：模型Aでは2000年、Bは同じ年代と断定できません。0.02÷0.001＝20なので100×20＝2000年です。Bでは速度が不明で、はがれた履歴なども分かりません。同じ厚さでも速く形成した短い期間と、遅く形成した長い期間が考えられます。この速度は本問の仮定であり、砂漠ワニスに共通の実測値ではありません。
表面の観察を、内部の判断へ飛ばさない
岩の写真を見るときは、表面の色、断面の色、粒の様子、被膜の厚さを別の欄に書きます。どの観察が岩本体の性質を示し、どれが表面環境を示すのかが整理できます。黒く見える理由は一つとは限らず、別の題材では付着物や風化でも変わります。砂漠ワニスという珍しい名前を覚えることより、測った場所を明らかにしてから結論を出す習慣が大切です。薄い層と大きな本体を分ける見方は、地層や金属の表面処理の問題にもつながります。
削れた面との比較をどう使うか
表面の被膜が一部失われ、明るい線が現れている写真では、暗い膜の下に違う色の岩があると考えられます。しかしその線がいつできたかは、色の差だけでは決まりません。新しく削れた部分と古くから露出した部分を区別するには、時間の記録やほかの痕跡が必要です。色のコントラストをそのまま年代の目盛りとして扱わないことが重要です。
薄膜の質量を求める場合は、厚さと面積から体積を求め、さらに膜の密度を使います。岩本体の密度をそのまま使うと、被膜と内部の物質が違うことを無視します。全体の岩の質量が分かっていても、薄膜の質量割合を求めるためには、どれだけの面が覆われているかという情報が必要です。一面だけを描いた図が岩の全面を表しているかも確認します。
同じ岩の北向きと南向きの面で色が違う資料なら、日射や水分の条件などを比較する入口になります。ただし傾きや物質の付着量まで違う場合、方角だけが原因とは言えません。場所の名前を覚える地理の問題としてではなく、面ごとに条件の違う自然の比較実験として読むと、砂漠という見慣れない環境でも考え方を組み立てられます。
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