実習 岩石薄片の偏光顕微鏡観察
入門編／観察編（資料・薄片写真）／薄片の作り方
【入門編】
【使うもの】
偏光板２枚、スライドガラス、セロテープ
【手順】
１）適当に切ったセロテープ５～６片をスライドガラスにランダムに重ねて貼る。
２）２枚の偏光板ではさんで見る。中のスライドグラスを回転させながら見る。
３）今度は偏光顕微鏡で見る。
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操作手順 ①偏光板上を出した状態で、凹面鏡を調節し光を導き入れる。暗いと見にくい。 ②スライドガラス（薄片）と対物レンズの距離を調整してピントを合わせる。対物レンズで薄片を突き破らないように！ ③偏光板を出し入れして、色の付き方の違いを確認 ④回転ステージを回し、色の変化を見る |
【結果と解説】
透明に見えたセロテープが２枚の偏光板ではさんで見ると、まるでステンドグラスのように美しく色がついて見えます。偏光板は光の振動方向を一つにそろえる働きがあります。このような光（偏光）が、セロテープや鉱物の結晶のように、光に対し方向性（光学的異方性）のある物質を通過すると、干渉色という色が見えます。ガラスはそのような性質がないので、偏光板にはさむと真っ暗になります。
岩石鉱物用の顕微鏡も、２枚の偏光板でプレパラートをはさんで見られるようになっています。セロテープを貼ったスライドガラスを偏光顕微鏡で見ると、美しい干渉色が見えるはずです。また偏光顕微鏡のステージは回転式になっていますので、グルグル回してみると干渉色が変化して、まるで万華鏡のようです。
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偏光板ではさんで見たセロテープ |
【観察編】
【手順】
セロテープで練習したのと同じように、岩石薄片（プレパラート）を観察する
【結果と解説】 火成岩の分類は本文参照
安山岩などを見ると、大きな鉱物が目立ちます。これは斑晶と呼ばれ、地下のマグマだまりでゆっくりと成長していた鉱物結晶です。これが噴出・急冷し、周囲の液体（マグマ）部分は小さな結晶になっているので火山岩です。このような様子を斑状組織と言います。安山岩など斑晶の目立つ岩石を肉眼観察すると「鉱物が大きい＝深成岩」と鑑定する人がいますが、顕微鏡で見ると斑状組織（火山岩）であることが分かります。
急冷により液体が結晶とならずに（原子が規則正しく並ばずに）固結したもの、すなわち原子が規則正しく並んでいない状態をガラス（非結晶）質と言います。ガラスは「上偏光板あり」では真っ暗に見えます。不透明鉱物（磁鉄鉱、チタン鉄鉱、赤鉄鉱、黄鉄鉱など酸化鉱物、硫化鉱物が多い）は、文字通り不透明で、偏光顕微鏡による鑑定は難しいので、ここでは省略しました。
【資料・岩石薄片写真】
主な岩石の偏光顕微鏡写真（３ｍｍ×３ｍｍ）。撮影は顕微鏡接眼レンズに手持ちでデジカメをつけて行いました。
| 火成岩（火山岩） | |
| 上偏光板なし | 上偏光板あり |
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| 玄武岩１ 斜長石、単斜輝石、カンラン石の小さな斑晶と、斜長石（針状）、単斜輝石（粒状）の石基からなる。全体に細粒で、典型的な玄武岩。 |
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| 玄武岩２（河口湖） 同じ玄武岩でも１に比べて斜長石の大きな斑晶が目立ち、石基はよりガラス質。玄武岩にしては斑晶が多い。 |
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| 安山岩（諏訪市上諏訪） 斜長石、斜方輝石、単斜輝石の斑晶と、ガラス、斜長石（針状）の石基からなる。ふつう安山岩はこのように斑晶が目立つ（斑状組織）。斑晶は地下のマグマだまりで成長中であった鉱物結晶。そのときにはまだ液体（マグマ）であったものが、噴出・急冷により固結して石基になった。 |
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| 流紋岩（姫路市白浜町） 石英、斜長石（Ｎａ－Ｃａ長石）、カリ長石（Ｋ－Ｎａ長石）の斑晶と、ガラスの石基からなる。石英と長石は間違えやすい。斜長石とカリ長石の区別はさらに難しい。 |
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| 火成岩（深成岩） | |
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| ハンレイ岩 斜長石、単斜輝石からなる。深成岩は写真のように鉱物が大きく、完全に結晶している（ガラスがない）ので、地下でゆっくり冷えたことが分かる。写真では少量の普通角閃石（ホルンブレンド）を含む。 |
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| 閃緑岩 斜長石、普通角閃石（ホルンブレンド）、黒雲母からなる。 |
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| カコウ岩（笠間市稲田） 斜長石、カリ長石、石英、黒雲母からなる。 |
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| カンラン岩（ダナイト）（北海道カムイコタン帯岩内岩体） カンラン石、スピネルからなる。斜方輝石や単斜輝石をかなり含むものもある。 |
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教員用レシピ
【使うもの】
偏光顕微鏡、照明装置
（入門編）セロテープ、スライドガラス、偏光板
（観察編）岩石薄片各種、顕微鏡ＴＶ投影装置
【時間】
１ｈ～２ｈ
■たまたま作者の勤務校は偏光顕微鏡の台数が多いので、生徒実習で観察を行っています。。安い偏光板を工作して生物顕微鏡で観察することも可能です。この場合、回転ステージがないので消光角の確認などはやりづらいですが、玄武岩とカコウ岩など、典型的な火成岩の観察程度なら十分可能です。
■教師用顕微鏡にＴＶ投影装置をつないだり、このページのようなデジカメ写真をモニターで演示したら有効でした。
【使うもの】
岩石サンプル、電動岩石カッター、鉄板、ガラス板、スライドガラス、研磨粉（カーボランダム＃１２０，＃５００、＃１０００など）、２液式セメダイン、ホットプレート、水差し、雑巾、（カバーガラス、カナダバルサム、透明マニキュア）
【授業時間】
４ｈ～５ｈ
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| 電動岩石カッター このような小型は実に使いづらいが、高校にあるのは、せいぜいタイプでしょう。 |
鉄板、ガラス板 研磨粉（カーボランダム＃１２０，＃５００、＃１０００）異なる研磨粉が混ざると失敗するので、色違い（黒・緑・白）の商品が便利。 |
【手順】
| １ | 電動岩石カッターでサンプルを適当な大きさにカットする（写真Ａ）。ハンマーで砕いてもよいが、なかなか手頃な大きさのものを得にくい。少なくとも一面（接着面）をカッターで平面にカットすると、次工程が楽。 |
| ２ | サンプルの一面を研磨粉で研磨する。＃１２０（鉄板）、＃５００（鉄板）、＃１０００（ガラス板）と順に細かい研磨粉に進む。各段階５～１０分くらい。各段階の終了は必ず目で見て確認する。よく洗って水気を軽く切り、斜めにすかして見ると分かりやすい。研磨面が＃１２０ではザラザラ、＃５００ではサラサラ、＃１０００ではスベスベになる。 |
| ３ | ２液式セメダイン（６時間硬化型スーパーセメダインなど）で、サンプルとスライドガラスを接着する（写真Ｂ）。ホットプレートでサンプルやスライドガラスを温めておくと、セメダインが軟らかくなり作業がしやすい。スライドガラスをグリグリと回しながら、気泡を追い出す。乾燥、固結時にずれてしまわないように、セロテープで軽く巻いておくとよい。 ＊スライドガラスの片面を予め＃１０００で軽くこすり、曇りガラスにしておくと、セメダインの食いつきがよく、その後の失敗が激減する。秘伝のコツ！ ＊その昔、この工程はレーキサイトセメントで行ったが、現在ではセメダインの方がはるかに優れている。 |
| ４ | ２次切断。工程最大の難関。電動岩石カッターでサンプルを切断し、Ｃのような状態にする。残った岩石が薄いほど次工程が楽になる。慣れれば１ｍｍ厚以下に切断できるが、失敗が怖いので、２ｍｍくらいをめどにすると良い。 |
| ５ | ２と同じように研磨粉で研磨し、次第に岩石を薄くし、０．０２ｍｍ厚にまでする。＃１２０段階は時間がかかるので、ガリガリと力押しでゆく。光がうっすら透けるくらいになったら＃１０００にゆく。＃１０００ではチョット油断して削り過ぎたら、もう何も残っていなかった、となりがち。最終段階は偏光顕微鏡で厚さを確認しながら、慎重に薄くしてゆく。目安として、斜長石や石英の干渉色が黄色になったら完成間近。（ここだけは教員が助けた方が良いかも） |
| ６ | カナダバルサムを用いてカバーガラスをかける工程は手間がかかるが、透明マニキュアを塗ることで十分代用できる。 ＊マニキュアは年数が経つと変質して見づらくなる。その場合はアセトンでぬぐって、もう一度塗り直す。作者の薄片の中には、１０年以上経ってもあまり変質していないマニキュアもあるが、商品による違いがあるようだ。保存用プレパラートとしては、やはりバルサムでカバーガラスをかけたものが良い。 |
■作者は時間と手間がかかるので、授業での岩石プレパラートづくりは久しくやっていません。かつて「困難校？」にいた時によくやったのですが、「工芸的」面白さを感じるせいか、生徒は「石削り」と称して結構まじめに取り組んでくれました。
■慣れれば４０人展開の授業でも可能ですが、体力的（？）にちと辛い。それでも少人数授業や部活、「総学」などで、まだまだ価値ある実習だと思います。
■最大の泣き所は電動岩石カッターです、高校には作業性の悪いチャチなのしかない。大学にあるような、手動の大型装置が使えれば、チップの切り出しや２次切断などが大変能率的に行えるのですが・・・
