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高校地学海底の地磁気縞—対称な年代配列から拡大の記録を読み解く｜武蔵野個別指導塾

公開 2026.11.13更新 2026.11.13武蔵野個別指導塾の特徴地学を掘り下げる固体地球

正逆の極性と形成順序を別々に読み、海嶺の両側の対応や欠けた帯から、海洋底の移動の記録を組み立てます。

よくあるのは、高校生が海底の帯に付いた正負の記号を見て、岩石の年代にも正と負があると読む場面です。正と逆は磁化の向きを区別する言葉で、古いか新しいかを示す符号ではありません。海嶺をはさんだ帯の並びと、それぞれの岩石の年代を別々に追うと、海洋底が作られて運ばれたという説明を点検できます。

帯の資料で何を問うか

出方の1つは、海嶺から外側へ並ぶ正磁極期と逆磁極期の帯を左右で対応させる問題です。海嶺を基準に、外向きの順番を片側ずつ読みます。紙の左から右へ通して読むと、左側は外側から中心へ、右側は中心から外側へ進むため、比較の向きがそろいません。

もう1つは、磁化の向きと独立に得られた年代を組み合わせ、どの帯が先に形成されたか説明する問題です。同じ正の帯が離れた場所に複数あっても、全てが同じ時期とは限りません。間に挟まる逆の帯を含む並びと年代を照合して、対応の候補を絞ります。

さらに、欠けた帯や左右で幅が違う帯を含む資料から、どこまで言えるかを問うこともあります。観測した縞と、その原因として考えた海洋底の形成・移動は区別します。磁気だけで絶対年代や移動の速さを直ちに決める話ではありません。以下では実際の観測記録ではなく、条件を明示した自作資料を用います。

冷えた岩石に残る向きと縞の対応

海嶺付近で生じたマグマが冷えて岩石になると、含まれる磁性をもつ鉱物は、そのときの地磁気の方向に関係した磁化を残します。高温での状態から冷える過程で磁化が記録され、その後も保存されたものを残留磁化と呼びます。後の加熱や変質などで記録が変わることもあるので、常に完全な記録とは限りません。

現在の地磁気とおおむね同じ向きの極性を正、反対向きの極性を逆と呼びます。これは向きの区別であり、岩石が正の年代や負の年代をもつという意味ではありません。地磁気の逆転は磁場の極性の変化であって、地球の自転軸がひっくり返ることではありません。逆転が起こる仕組み自体はここでの推論に必要ありません。

図1のように、海嶺付近で形成された岩石が両側へ運ばれると、同じ時期に記録された極性が海嶺の両側に残ります。形成と移動が続く間に極性が変われば、違う極性の岩石が新たに加わります。その積み重ねが、海嶺に沿って延びる帯状の磁気異常として観測されます。

図1は上から見た模式図で、色は岩石の残留磁化の極性を表します。観測される磁気異常は、岩石の磁化と現在の地磁気などの影響を受けた磁場の基準からの差です。実際の異常の正負を岩石の磁化の正逆にそのまま同一視するには、磁場の向きなどの条件を確かめる必要があります。この図や以下の資料は、極性がすでに判定された設定です。

両側で同時に新しい岩石が加わり、外側へ移るという単純な模型では、中心から外へたどると両側で同じ順の極性に出会います。中心付近ほど若く、外側ほど古いという年代の傾向も予想されます。これは一定の速さや完全に等しい帯幅まで要求する説明ではありません。縞の繰り返しと年代の順序が対応するかを調べることが核心です。

観測では海嶺を横切る複数の測線で磁場を測り、位置と磁気異常を記録します。横軸を海嶺からの位置、縦軸を基準からの磁気異常とするグラフなら、山と谷の並びを左右で比較できます。ただし縦軸の符号の意味と基準を先に確認し、山が必ず正磁極期だと決めないことが必要です。軸の傾きは距離に対する異常の変化を表し、年代の増え方や移動速度そのものではありません。

磁場の測定位置、海底の地形、測器や基準の誤差、地殻の変質などは境界の読み取りに影響します。測線を増やして帯が海嶺に沿ってつながるか確かめ、岩石試料の磁化や独立の年代資料と照合します。一方向の測線に見える対称性だけでは、海底全体の形や全ての形成過程を決められません。

基本例題：中心から外へ並べ直す

次は自作の資料です。海嶺の左右で採取した岩石について、残留磁化の極性と、別の方法で得た形成の前後関係を調べました。帯A〜Fはそれぞれ異なる場所を表します。図2の帯は模式的な幅で、距離や速さを表していません。

左側を外側から海嶺に向かって読むと、Aは正で古さは3、Bは逆で古さは2、Cは正で古さは1です。右側を海嶺から外側に読むと、Dは正で古さは1、Eは逆で古さは2、Fは正で古さは3です。古さの番号は順序を示し、数が大きいほど先に形成されたという問題の約束です。実年代ではありません。対応する帯を組にし、その根拠を述べてください。

図2のように、中心から外へ進む向きをそろえて読んでから、極性と古さの両方を比較します。

まず左側を並べ直すとC、B、Aです。極性は正、逆、正で、古さの番号は1、2、3です。右側はD、E、Fの順で、極性と番号はそれぞれ正・1、逆・2、正・3です。

左の中心側からの順序 = C、B、A
右の中心側からの順序 = D、E、F
同じ順序の位置を対応 = CとD、BとE、AとF

答えはCとD、BとE、AとFです。各組で極性と形成順序の両方が一致し、中心からの並びも一致します。答えを元の資料に戻すと、CとDは正・1、BとEは逆・2、AとFは正・3となり、与えられた条件を再現します。

CとAはどちらも正ですが、古さの番号が異なります。正というラベルだけを使ってCとFを組にすると、極性は合っても1と3が一致しません。番号が表す順序まで戻して確かめると、この取り違えを見つけられます。

この資料は両側で形成された岩石が外側へ移る模型と整合します。一方、対応が見えたことだけで個々の帯の形成時刻や拡大の速さを数値で確定できるわけではありません。対応の根拠と、追加の年代測定で確かめるべき事項を分けて書きます。

標準・発展：欠落と幅の違いを扱う

自作資料では、左側を海嶺から外へ読むと正・逆・正・逆、右側は正・逆・逆でした。別の岩石資料から、右側の2番目と3番目の逆の帯の間には、左側の3番目に対応する部分が測線上で欠けている可能性が示されています。左右の対応を述べ、観測された配列から断定できないことを1つ挙げてください。

左の1番目と右の1番目、左の2番目と右の2番目、左の4番目と右の3番目が候補です。欠けた部分に対応する左の3番目は正で、右側に対応する観測はありません。右側の2つの逆を1つの連続した期間だと決めず、独立の資料に示された欠落の可能性を残します。元の並びへ戻すと、対応のない左の正を除けば正・逆・逆が得られ、右側の観測を再現します。

別の見方として、左右の配列を外側へ向かう順に縦に書き、隣り合う帯の順序を保ったまま線で結べます。同じ極性だけを無条件に結ぶと対応が複数生じるため、他の資料を使います。欠けた部分が観測の不足によるのか、断層などで記録が失われたのか、あるいは別の原因かは、この配列だけでは断定できません。

別の発展例として、同じ極性の期間に対応すると独立資料で判定された帯が、左右で異なる幅をもつ場合を考えます。両側が全く同じ速さで移ったという単純模型には合いませんが、帯の境界の測定誤差、後の変形、形成の非対称性など複数の可能性があります。幅の差だけを根拠に原因を1つに決めず、別の測線でも差が続くか、境界の不確かさと比べて差が大きいかを調べます。

同一側の帯の幅が違う場合も、極性が続いた期間と形成・移動の速さの両方が関係します。期間が等しい保証がないまま、幅の比を速さの比とは読めません。時間と距離の資料がある場合の速度計算は別の問題として扱い、ここでは順序と対応の判断に集中します。

誤答をほどく：符号と順序の混同

図3のように、正を新しい、逆を古いと言い換える答案を考えます。これは極性と年代を同じ軸に載せてしまった誤りです。正の岩石にも形成時期の異なるものがあり、逆の岩石も正の岩石より新しい場合と古い場合があります。

修正するときは、まず資料の正逆を磁化の向きの欄に記し、年代や形成順序を別の欄に置きます。図3が示すように、正逆の記号から新旧への矢印を勝手に引かず、独立の年代情報と位置関係を使います。新旧が与えられなければ、極性のみでは決められないと答えます。

別の誤答は、紙面を左から右へ一続きに読んだ配列が鏡像であることを見落とし、左右は逆順だから対応しないとするものです。比較したいのは中心からの順序です。左側の読み方向を反転してから右側に並べると、対応の有無を同じ基準で調べられます。

また、縞が対称なら海嶺を中心に全期間で同じ幅、同じ速さだったと結論するのも飛躍です。配列の対称性は形成と移動の模型を支持しますが、欠落や測定誤差も調べる必要があります。帯が不明瞭な場合は境界を無理に決めず、複数の対応候補を残して追加資料を求めます。

練習：配列と根拠を自分で点検する

以下は全て自作の資料で、正と逆は判定済みの残留磁化の極性です。実測値や実年代を表しません。数字がある場合は問題内の順序を示します。

左側を外側から中心へ読むと、逆・正・正・逆です。右側を中心から外側へ読むと、逆・正・正・逆です。左側を中心から外側へ並べ直し、両側の順序が一致するか答えてください。
ある側の外側に正の帯P、内側に逆の帯Qがあります。別の年代資料はPがQより先に形成されたと示します。正と逆のどちらが常に古いか決められるか、根拠とともに答えてください。
中心から外側へ左は正・逆・正・逆・正、右は正・逆・正・逆・正です。両側で対応する順序の組は何組ですか。また、この一致が支持する形成と移動の模型を述べてください。
右側の岩石が変質したため、ある帯の極性が判定できません。左側と右側の年代資料は同じ順で並びます。この不明な帯を正と決める前に、どんな追加の確かめが必要か答えてください。
別の測線で、左側の中心から外への配列は逆・正・逆・正、右側は逆・正・正です。左側の3番目に対応する部分は右側で観測されていないとします。残る対応を中心からの順に示し、欠落の原因を配列だけで特定できるか答えてください。

答えと解き方

左側を逆順にすると逆・正・正・逆で、右側と一致します。この並びは逆順にしても見かけが同じですが、中心から外への方向をそろえる操作が必要です。得た左の順序をもう一度逆に戻すと、与えられた外側から中心への順序を再現します。
決められません。この資料では正のPが逆のQより古いと示されますが、それはこの2帯についての独立資料による判断です。正逆は磁化の向きの分類であり、別の時期の正と逆について新旧を固定しません。PとQを資料へ戻して、極性と形成の前後を別々に記録します。
5組です。中心から数えた同じ順序の帯を結ぶと、正、逆、正、逆、正の各組が対応します。海嶺付近で岩石が形成され、両側へ運ばれる間に地磁気の極性が変化したという模型を支持します。5組を元に戻して左右とも同じ5帯になることを確かめますが、この一致だけで実年代は決まりません。
変質の影響が小さい別の試料の磁化や、近くの複数の測線で帯が連続するかを調べます。年代の順序が一致していても、不明な試料の磁化の向きを直接示すとは限りません。資料が増えても候補が絞れなければ不明のまま扱い、判定できないこと自体を答えに残します。
左の1番目と右の1番目、左の2番目と右の2番目、左の4番目と右の3番目です。対応する極性は順に逆・正・正です。左の3番目を除いて並べると右側の観測を再現します。原因は特定できず、観測の不足や後の変形などを別の資料で比べます。