石のふしぎをしらべよう
[金沢大学理学部地球学科] [石渡研究室] [石渡ページ]
2004年05月17日作成，2005年10月21日更新
石のふしぎをしらべよう
金沢大学サテライトプラザ・金沢こども科学財団
小学校高学年・中学生向けの実験（定員１８名・所要２時間）
2004年5月改訂版
金沢(かなざわ)大学(だいがく)
理学部(りがくぶ)
地球学(ちきゅうがく)教室(きょうしつ)
石渡(いしわたり) 明(あきら)
偏光板 水晶玉 偏光板
第１サイクル
（１）「偏光板（へんこうばん）の不思議」
ア．時計や電卓（でんたく）の液晶（えきしょう）の上
に偏光板を置（お）いて，偏光板を回（まわ）して
みましょう．液晶の画面や文字はどうなりますか．＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
イ．偏光板を２枚（まい）重（かさ）ねて，明るい窓
（まど）や電灯（でんとう）を見ましょう．１枚
を回転させると，明るさはどうなりますか． ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
この実験の感想＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（２）「目には見えない目玉がある石」 水晶玉(すいしょうだま)とガラス玉を見分(みわ)けよう
ア．２枚(まい)の偏光板(へんこうばん)を重(かさ)ねて，暗(くら)く見えるようにします．
イ．暗く見える位置(いち)で，２枚の偏光板を3cmはなして台にセットします（上の図）．
ウ．右手の指(ゆび)で水晶玉をつまみ，２枚の偏光板の間(あいだ)に入れて
クルクル回(まわ)しながら観察(かんさつ)します．次はガラス玉を入れてみます．
(ナトリウム・ランプの黄色い光で見ると，「目玉」がもっとハッキリ見えます)
[観察スケッチ]
水晶玉 ガラス玉
この実験の感想＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（３）「字が二重(にじゅう)に見える石」 方解石(ほうかいせき)のふしぎをしらべよう．
ア．方解石をこの紙(かみ)の上に置(お)いて，
方解石をクルクル回しながら字を見よう．
字の位置(いち)がどのように変(か)わるかな．＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
イ．字が二重に見えるように方解石を置き，その
上に偏光板(へんこうばん)を１枚のせて偏光
板を回してみよう．二重の字はどうなるかな．＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
この実験の感想＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
第２サイクル
（４）「水に浮(う)く石・沈（しず）む石」 水と安全(あんぜん)な重液(じゅうえき)を
使(つか)って重(おも)い石と軽(かる)い石をしらべよう（結果(けっか)を○で囲(かこ)む）．
注意(ちゅうい)： 重液(タングステン酸ナトリウム)がついた手や水晶玉・岩石などは，
あとから水でよく洗(あら)うこと．
ア．軽石(かるいし)を水に入れてみよう．浮(う)くかな，沈(しず)むかな．浮く 沈む
イ．水晶玉を水に入れてみよう．浮くかな，沈むかな． 浮く 沈む
ウ．水晶玉を重液に入れてみよう．浮くかな，沈むかな． 浮く 沈む
エ．花崗岩(かこうがん)を重液に入れてみよう．浮くかな，沈むかな． 浮く 沈む
オ．かんらん岩(がん)を重液に入れてみよう．浮くかな，沈むかな． 浮く 沈む
カ．沈(しず)む石の速(はや)さ比（くら）べをしましょう．水の中を沈む
速さは石によって違います．ほぼ同じ大きさのかんらん岩と花崗岩
(かこうがん)はとちらが速く沈むか比べてみましょう
●どちらが速く沈みますか（速く沈む方をマルでかこむ） かんらん岩 ・ 花崗岩
この実験の感想＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（５）「泡(あわ)の出る石・溶ける石」 石灰岩(せっかいがん)に希塩酸(きえんさん)をかけて
みよう．岩塩を割って水をかけてみよう（希塩酸は手についても害(がい)はありませんが，手に
ついたら，水で手をよく洗いましょう．手にキズがあると，痛(いた)くなることがあります．）
ア．石灰岩に希塩酸をかけてみると．どうなりますか．
出てくる気体(きたい)は何(なん)でしょうか？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
イ．他(ほか)の岩石に希塩酸をかけるとどうなりますか．＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
ウ．石灰岩やほかの岩石に水をかけるとどうなりますか．＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
エ．岩塩をハンマーで割るとどうなりますか．＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
オ．岩塩に水をかけるとどうなりますか（なめるとどんな味？）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
この実験の感想＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（６）「光る石」 ホタル石を加熱(かねつ)して，紫外線（しがいせん）を当（あ）てよう．
ア． 数mmくらいの大きさのホタル石を試験管(しけんかん)に入れて，ガスの火で加熱
(かねつ)してみよう．パチパチ音(おと)がしたら，そのまま暗(くら)い箱(はこ)に
入れて観察(かんさつ)しよう．光(ひかり)は見えましたか．何色(なにいろ)の光でし
たか．光は明るいところでも見えましたか．加熱後のホタル石は何か変化しましたか．
光は何色？＿＿＿＿＿＿＿＿明るかった？＿＿＿＿＿＿＿加熱後どうなった？＿＿＿＿＿＿＿＿
イ． ホタル石に紫外線を当てると，どうなりますか．加熱後のホタル石や他の岩石の
場合はどうですか．
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
この実験の感想＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
第３サイクル
（７）「逆(ぎゃく)向(む)きに回る石」 川原(かわら)の小石(こいし)を机の上で回して
みて，一度止まって逆向きに回り出す石をさがそう．なぜ逆向きに回りだすのかな？
逆向きに回る時，石は静(しず)かかな，揺(ゆ)れるかな？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（こういう石をラトルストーンとよびます）
石を反対向きに回すと，どうなるかな？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
この実験の感想＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（８）「磁石(じしゃく)につく石」 いろいろな石を強力(きょうりょく)磁石(じしゃく)に近づ
けて，磁力（じりょく）の大きい順（じゅん）に並べてみよう．磁力の大きい石には何が入って
いるのかな？
１番＿＿＿＿＿＿＿岩，２番＿＿＿＿＿＿＿岩，３番＿＿＿＿＿＿＿岩，４番＿＿＿＿＿＿＿岩
この実験の感想＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（９）「暖(あたた)まる石」 石を電子レンジに入れて暖めてみよう．暖まる石と暖まらない
石があるね．どの石が一番暖まるか，比べてみよう．暖まる石と暖まらない石は何がちがうの
かな？
１番＿＿＿＿＿＿＿岩，２番＿＿＿＿＿＿＿岩，３番＿＿＿＿＿＿＿岩，４番＿＿＿＿＿＿＿岩
この実験の感想＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
【別紙】これで今日の実験は終わりです．今日の実験の中で，どの実験が一番おもしろかったですか．
どの実験が一番ふしぎだったですか．また，簡単すぎる実験，むつかしすぎる実験，よくわ
からない実験はありませんでしたか．あなたの感想を書いて下さい．
解説と実験指針
【時間配分と人員配置】 第１〜第３サイクルの実験時間は各サイクル３０分，間に休憩と準備時間を
１０分ずつとります．最後の１０分で全体の感想文を書かせます．第１サイクルは１人１人に配布され
た材料を使って全員が同時に実験しますが，第２・第３サイクルは５〜６人ずつ３つの班に別れ，１０
分ごとにローテーションで隣の机に移る形で実験します．従って，少なくとも２人の助手が必要です．
第１サイクル
各生徒に偏光板（6cm×6cm）２枚，水晶玉（直径2cm)１つ，ガラス玉（直径1.7cm)１つ,
発泡スチロール製の台座１台，方解石１個を配布します．どれも貴重なものなので，大切に
扱うよう，生徒に指示します．
（１）偏光板のふしぎな性質と，身近な液晶表示装置などが偏光を利用していることを体験的
に理解させます．
（２）まず，ガラス玉と水晶玉は見ただけでは区別できないことを確認させます．次にプリン
トの左上の図のように，暗く見える２枚の偏光板の間に２つの玉をはさんで観察させます．
この時，玉をいろいろな向きに回して見るように指示します．ガラス玉は十字型の黒い
模様が見えますが，どのように回しても，十字は常に玉の真ん中に見えます．水晶玉は
回すと明るさが変化し，ある特定の向きになると，結晶軸の周りに干渉リングと黒い十字
が見えます．この向きを探すには，少し根気が必要です．干渉リングは色がついていて，
リングの中心部は紫色または緑色に見えます．生徒はこの「水晶の目玉」を見て「気持ち
悪い」という印象をもつ場合が多いようです．なお，水晶玉はガラス玉よりも熱伝導率が
数倍大きいので，同じ温度になっている２つの玉を両手に持ってギュッと握ると，冷たく
感じる方が水晶玉です．ただし，温度感覚には個人差があり，だれにでもはっきりとわか
るわけではないようです．
（３）方解石を通して字を見ると，二重に見えるということはよく知られていますが，実際に
それを自分の目で見た人はあまりいないものです．方解石を回してみると，二重になった
字の一方が他方の周りをグルグル回るという現象に，子供は目をみはります．しかも，そ
の上に偏光板を１枚乗せると，偏光板の向きによって一方の字が消え，向きによっては二
重の字が両方見えるということを，非常に不思議に思うようです．結晶の中を通る光は，
不思議な性質を示すということを体験的に印象づければ，この実験の目的は達成されたと
思います．
●方解石は割れやすいので，くれぐれも落とさないように注意させましょう．
第２サイクル
（４）まず，軽石と他の岩石を生徒に持たせ，軽石が本当に水に浮くかどうか予想を述べさせ
ます．そして実際に生徒が軽石を水の中に自分で入れるように指示します．いかにも
「岩石」らしく見える軽石が本当に水に浮くのを見て，生徒はかなり驚きます．そして
通常の岩石が水に沈むことも確認させます．
次に重液を用いて，岩石も重い液体には浮くことを演示します．タングステン酸ナト
リウムは安全な重液で，粉末を水に溶かせば比重2.8〜2.9程度の液体を容易に作ること
ができます．この程度の比重の液体には，水晶玉や花崗岩は浮き，かんらん岩は沈みま
す．水のついた岩石を重液に何度も入れると，重液の比重がだんだん小さくなるので，
重液に入れる前によく水をふき取ることが必要です．ドライヤーを使うとよいでしょう．
沈む石の速さ比べは，長さ１ｍ，直径３ｃｍ程度のプラスチック管にゴム栓をし，水を
満たして実験します．１ｃｍ角程度のかんらん岩と花崗岩の同大の立方体を多数事前に
容易しておき，管の上で２つの石をつまんで持ち，ヨーイドンで離します．かんらん岩
の方が１秒程度早く底に着きます．花崗岩を少し先に落としても，かんらん岩は追い抜
いて行きます．この競争を見て子供たちは非常に喜び，何回も自分でやってみるように
なります．
（５）希塩酸は１規定程度のものを用います．市販の食用酢を用いてもよいでしょう．石灰岩
からジューという音とともに泡が出てくるのは，生徒にとって大きな驚きです．この実
験が一番印象に残るようです．表面がうす汚れてゴツゴツした岩塩をハンマーで割ると，
鏡のような面で囲まれた立方体や直方体の透明な美しい結晶になります．どんなに細か
く割っても，同じ形のきれいな結晶です．これは岩塩は立方晶系で，劈開（へきかい）
が発達しているためです．そして水に入れると，普通の塩のようにだんだん溶けていき
ます．なめると，当然塩からい味がします．
（６）ホタル石を数ｍｍ角に砕いたものを，あらかじめ試験管に３〜５ｇ程度入れておきます．
また，暗い場所で生徒に観察させるために，大きなダンボール箱を横にして，上の面の
真ん中に試験管が入る程度の孔を開けておき，側面には20cm×10cm程度の大きさののぞ
き窓を作っておきます．試験管をガスバーナー（またはカセットコンロ）で加熱し，ホ
タル石がパチパチ音を出すようになったら，ダンボール箱の孔に試験管ごと差し込んで，
側面の窓から生徒に観察させます．次に，加熱前と加熱後のホタル石やその他の岩石に
ついて，段ボール箱の中で紫外線を当て，蛍光を観察させます．
第３サイクル
（７）これは岩石そのものの性質とは無関係で，岩石でなくても何でもいいのですが，川原の
石には時々逆向きに回りだす石があるので，生徒は不思議がって喜びます．ラトルスト
ーンと同じ動きをするものは，身近なものではメガネを入れたメガネケースなどがあり，
プラスチック製や木製のオモチャも観光地などで市販されています．川原でラトルスト
ーンを探すには，硬くて平滑な板（ガラス板，金属板，陶板など）を持参し，細長く，
非対称で，ひねくれた形の石を板の上で両方向に回してみて下さい．１００個くらい試
してみると，１個みつかるかもしれません．生徒に実験させるときは，普通の石といっ
しょに混ぜておいて，ラトルストーンを探させるとよいでしょう．
●ラトルストーン（セルト石）につては(財) 金沢子ども科学財団の中村順吉先生から
ご教示をいただき，オモチャを見せていただきました．我々が手取川の川原から拾っ
てきた１００個以上の石の中からラトルストーンを１つ見つけ出したのも中村先生
です．ここに記して感謝申し上げます． ラトルストーンに関する参考文献は次の通り．
１．ジャール・ウォーカー(Jearl Walker) アマチュアサイエンス ふしぎな“ラトル
バック”−回転の向きが逆さになる石．「サイエンス」（Scientific American日本
版）1979年12月号118-124頁（磯部 孝 訳）
２．戸田盛和（1995)「おもちゃの科学 ６」日本評論社,106-118頁（8.あっち回りが
好きな石）
（８）最近は強力なネオジム磁石（直径2cm，厚さ1cm程度の円筒形のもので１個1,000円程度）
が手に入るようになり，木製のロート台などにこの磁石を糸で吊るして横方向から岩石
を近づけると，普通の岩石ならば必ず反応します．蛇紋岩，玄武岩，安山岩，花崗岩を
用意すれば，磁力の差が明瞭にわかるでしょう．蛇紋岩は磁石が表面に吸い付き，石を
逆さまにしても磁石は落ちません．玄武岩も磁石がピタッと吸い付きますが，逆さまに
すると磁石は落ちます．花崗岩は磁石に数ｍｍまで近づけると少し反応する程度です．
うっかりして磁石同士をくっつけてしまうと，引き離すのに苦労するので，取り扱いに
は十分ご注意下さい．子供に扱わせると，磁石の間に指を挟んでケガをする可能性もあ
ります．同時にいくつかのグループで実験させる場合は十分な距離をとるようにして下
さい．
（９）子供たちにとって，電子レンジは生まれた時から家庭の中にあり，親が毎日使っている
身近なものです．電子レンジに入れると，水分を含むものは加熱されますが，ガラスや
陶器などは加熱されないということを，子供たちは経験的に知っています．しかし岩石
の中には結晶水として水を含んでいるものがあり，そういう岩石は電子レンジで温まり
ます．上の実験と同様に，蛇紋岩，玄武岩，安山岩，花崗岩を同時に電子レンジに入れ
て，1分間程度加熱してみて下さい．蛇紋岩は手で持てないほど熱くなります．これは
蛇紋岩が重量で10%以上の水を含むためです．緑泥石や雲母に富む変成岩や粘土鉱物に
富む泥岩などもかなり熱くなります．しかし含水鉱物を少量しか含まない花崗岩はほと
んど温かくなりません．かんらん岩も新鮮なものは温まらないはずですが，市販のかん
らん岩の標本は多かれ少なかれ蛇紋岩化しているものが多く，かなり温まります．【天然
の地球の岩石中には水が含まれているということを，石の温もりに手で触れて確認する
ことができる，心まで暖かくなる実験です．】注意すべき点は，やたら加熱時間を長くす
るとやけどの危険があること，１度加熱すると，蛇紋岩はなかなか冷えないので，予め
いくつかの標本を用意しておく必要があることです．また，水をほとんど含まない岩石
だけを入れて加熱すると，空焚きになって電子レンジ本体に悪影響があるので，そうい
う場合はコップに水を入れてラップを被せたものを一緒に入れて加熱するとよいでしょ
う．
訂正 上の赤字部分を次のように訂正いたします．また紫字部分は削除しま
す．（2005年10月21日）
これは蛇紋岩が磁鉄鉱を多く含むためです． 磁鉄鉱を多く含む斑れい岩，輝緑岩，玄武
岩などもかなり加熱され，緑泥石や雲母に富む変成岩や粘土鉱物に 富む泥岩などにも
かなり熱くなるものがあります．しかし磁鉄鉱を少量しか含まない花崗岩はほと
んど温かくなりません．
説明 上の（９）の文章で，蛇紋岩が電子レンジでよく加熱されるのは，蛇紋岩
が水を含む（蛇紋石が含水鉱物である）ためだと述べましたが，これは
誤りであることが，その後の
岡本研氏によるご指摘と私自身の実験によってわかりました．正しくは，
蛇紋岩中に含まれる磁鉄鉱が電子レンジの電波をよく吸収し，強く加熱
されるためです．含水鉱物である点に原因を求める上の誤った考えは，
日本岩石鉱物鉱床学会の2004年度学術講演会（岡山）でも発表してしま
いましたので，同学会の2005年度学術講演会（松山）で訂正させていた
だきました．私の実験・考察・資料調査が不足していたために，誤った
考えをホームページに掲載し，学会で発表したことにつきまして，深く
お詫び申し上げます．これらの学会講演要旨は，上の行または下の引用
のリンクをクリックしていただくとご覧になれます．ただし石渡(2004)
の実験データそのものには，誤りはございません．
石渡 明(2004)レンジでチン：電子レンジ岩石学事始め．日本岩石鉱物鉱床学会2004
年学術講演会（岡山大学，9月23日），講演番号G6-09, 講演要旨集，p. 243.
石渡 明(2005)小学生向け岩石・鉱物実験「石のふしぎをしらべよう」．日本岩石鉱物鉱床学会2005年学術講演会（愛媛大学，9月23日），講演番号G6-14，講演要旨集，p. 260.
なお，電子レンジを使った岩石・鉱物関係の実験につきましては，この他に元京都外大西高校の高田先生による次の資料があります．
高田雅介 2002: 電子レンジによる金属の冶金．平成14年度第35回近畿地区私学教育研修会
理科部会化学部会資料, pp. 10-12（同志社女子中学高等学校）．
2004年05月17日作成，2005年10月21日更新