見方を変えれば岩石は重くない

記者 先生、今回もよろしくお願いします。前回で岩石の色や模様のことを教えてもらいましたので、今日は岩石の重さについて伺いたいと思います。

先生 なるほど、重さですか。

記者 ハイ。そもそも、石というのはなぜあんなに重いんでしょうか?

先生 元素の周期表というものがありますよね。昔、学校で習ったと思うのですが、おぼえていますか?

記者 うっ、ほとんど記憶にありません・・・。

先生 あれは水素、ヘリウム、リチウム…と原子番号の数字順に並んでいて、その数が大きくなるに従って、原子の質量も大きくなる。要するに重くなっていくんです。

記者 なるほど・・・。むずかしいですが、なんとなくわかるような・・・。

先生 では、実際の表を見てみましょうか。ほら、たとえば鉄は26番目。だいぶ重いですよね。

記者 ほんとですね。

先生 ですから、鉄は地球の中心部にあります。一方で花崗岩は、地球の大陸をつくっている石。おもにケイ素や酸素、アルミニウムなど、周期表の最初のほうに出てくる軽い元素でできています。すなわち、鉄などよりも圧倒的に軽いから、地球の表面に浮いているんです。

記者 あっ、それは前々回で解説していただいたのをおぼえています。

先生 そういう意味でいうと、岩石というのは決して重くはありません。むしろ地球にもともと存在する固体の中では、もっとも軽い部類に入るともいえるんですよ。

記者 重くないそうなんですか、それはすごく意外です・・・

 

岩石の重さなにで決まる?

先生 では次に、岩石の重さがどのように決まるのか。その主な要素を解説していきましょう。

記者 ハイ、お願いします。

先生 まず1つは、先ほども申し上げました。ケイ素やアルミニウム、鉄、ナトリウムなど、それを構成している原子の重さが挙げられます。

記者 なるほど、そこまでは理解できます。

先生 ちなみに鉱物には様々な原子が含まれていますから、それぞれの鉱物の重さというのは、おおよそそれらの原子の重さの平均と考えることができるんです。
たとえば、金属の鉄(Fe)と酸化鉄(FeO)を比べてみたら、どちらが重いと思いますか?

記者 え~っと・・・鉄と酸素なら、酸素のほうが圧倒的に軽いはずですよね。だったら鉄だけの塊よりも、酸素も含んでいる酸化鉄のほうが軽いのでは?

先生 はい、そのとおりです。確かに鉄はとても重いですが、酸化鉄(FeO)の場合は鉄と酸素の平均。そう考えると、軽い理由がわかってきますよね。

記者 なるほど~。

先生 ではもう1つ質問です。仮に同じ大きさの酸化鉄が2つあったとすると、実はそれぞれに重さが少しだけ違うんです。これはなぜだと思いますか?

記者 同じ酸化鉄なのに・・・う~ん、降参です。さっぱり検討もつきません・・・。

先生 その理由は2つあるんです。1つは、同じ酸化鉄でも酸素と鉄の比率が異なることがあるから。

記者 なるほど。

先生 そしてもう1つは、鉱物によって結晶構造が違ってくるからなんです。

記者 結晶構造・・・?

先生 ジャングルジムみたいな立方体や三角錐など、結晶の配列のかたちです。そして結晶構造が異なると、原子の密集する度合いも変わってくる。そのために同じ元素からできる鉱物であっても、いろいろと異なる比重のものがあるんです。

元素周期表で説明する乾先生

 

岩石は様々な鉱物の集合体

先生 さて。ではまず、ここまでが鉱物の話になります。

記者 えっ、どういうことですか?

先生 岩石までいくと、さらにまた別の要素が加わってくるんです。

記者 そうなんですか先生 岩石というのは黒雲母や石英など、さまざまな鉱物が合体したものですよね。

記者 ハイ、そこまではわかります。

先生 それらの鉱物と鉱物のあいだにも、微細な隙間ができているんです。たとえば凝灰岩の石材で、大谷石というのがありますね。

記者 ええ、一般的に石材業界では軽くて柔らかく、加工しやすい石だといわれています。

先生 あの大谷石が軽いのも、鉱物と鉱物のあいだの隙間が多いからなんですよ。

記者 なんと、そういう理由だったんですか。

先生 凝灰岩というのは、つまり火山灰が積もってできた岩石のことですね。ですから、積もっていく過程で空気が含まれる。そのためにどうしてもたくさんの隙間ができてしまうんです。

記者 なるほど。

先生 あと、隙間の多い岩石ができてしまう作用をもう1つ挙げるとしたら、たとえばマグマの中には火山ガスなどの成分が含まれているのをご存じですか?火山が噴火してマグマが地上に出てくるときに、その成分がまるでシャンパンみたいに発泡するんです。

記者 へ~

先生 そして、その泡が岩石の外に出ていく時間がないときには、気泡をたくさん含んだままで固まってしまう。ちなみに、その1つが皆さんにもお馴染みの軽石です。

記者 そうなんですか先生 つまり岩石の重さには、それぞれの鉱物の重さと、岩石の中にある隙間の多さが影響しているのです。

記者 う~む。ひとくちに重さといっても、いろいろな要素が組み合わさった結果でもあるんですね。

先生 さてさて。今日のところはここまでにしておきましょうか。

記者 ハイ、今回もためになる話をありがとうございました。とても面白かったです。

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