高校地学基礎 風化から堆積—粒の変化と流れの強さを資料から説明する｜武蔵野個別指導塾

岩石が崩れる場面と流れが粒を運ぶ場面を区別し、粒の大小と流れの変化を手掛かりに風化と堆積を学ぶ。

よくあるのは、岩石がその場で崩れる風化と、崩れたものが流れに削り取られる侵食を、高校生が同じ働きとして書く場面です。「石が小さくなった」という結果だけでは、何が起きたかを決められません。場所が変わったのか、流れが何をしたのかにも目を向けます。

学校の範囲表で該当する部分を確かめ、授業ノートやワーク、小テストに出た図の矢印と用語を見直してください。ここでは岩石が細かくなるところから粒が積もるところまでを扱います。粒の大きさを区切る実際の数値は使わず、資料の条件に従って大小を比べます。

設問が求める見方

1つ目は、短い文章の出来事に風化、侵食、運搬、堆積の名前を当てる型です。岩石が崩れた場所、粒が取り去られた場所、粒が移動している途中、粒がたまった場所を区別します。用語の順を唱えるだけでなく、文の動詞が指す働きを押さえます。

2つ目は、流れの強さと粒の大小を表にした資料を読み、どこにどの粒がたまるかを考える型です。まず表の条件を読み、運べる粒と運べない粒を分けます。水に運ばれてきた粒が運べなくなれば、その場所で堆積するという筋道を使います。

3つ目は、観察した事実から理由を書く型です。たとえば「下流側で細かい粒が多い」という事実を示されたら、流れが弱まると大きな粒から沈みやすいという傾向と結び付けます。ただし、見えた粒の大きさだけで、流れの履歴の細部まで一通りに決めることはできません。問題に書かれた条件と、そこから言えることを分けます。

岩石から粒がたまるまで

図1のように、風化は地表付近の岩石がその場で砕けたり、物質が化学的に変化したりする働きです。温度の変化や水の凍結、植物の根などによって岩石が割れたり、水や空気の作用で鉱物が変化したりします。割れた粒がまだ元の岩石の近くにあっても、風化は起こりえます。

侵食は、流水などが地表の岩石や粒を削り取り、取り去る働きです。風化で崩れやすくなった部分が水に削られる場合もありますが、風化と侵食は同じ動作ではありません。図1では岩石が割れる位置と、粒が削り取られる位置を分けてあります。実際には両方の働きが近い場所で進むこともあります。

運搬は、削り取られた粒が水や風などによって別の場所へ運ばれることです。流れに押されて底を転がる粒もあれば、水中に浮いた状態で移動する細かな粒もあります。運ばれる途中で粒どうしや川底がぶつかり、角が取れて丸みを帯びたり、さらに細かくなったりすることもあります。これは傾向であり、粒の硬さや運ばれた条件によって変わります。

堆積は、運搬されていた粒がたまることです。流れが弱くなると、運び続ける力が小さくなり、一般に大きく重い粒から沈みやすくなります。細かな粒は弱い流れでも運ばれやすく、より先まで運ばれてたまることがあります。図1は順序を整理した模式図で、地形の大きさや距離を表す縮尺図ではありません。

流れと粒の関係を読むときは、同じ種類や形の粒を比べるのか、問題が特別な条件を与えているのかを確かめます。実際には粒の形や密度、流れの状態なども関係するため、粒の大きさだけからどんな場所でも堆積の順番を断定することはできません。流れの強さが変化する区間と、粒が供給される場所を問題文で押さえましょう。

基本例題：弱まる流れを表で追う

次は考え方を練習するための自作の条件です。川の上流から下流に向かって地点A、B、Cが並び、水とともに大きい粒、中くらいの粒、小さい粒がAへ運ばれてきます。地点間では粒の新たな供給はなく、各地点で運べない粒はそこでたまるものとします。表は各地点で運び続けられる粒を示します。図2もこの条件を模式的に表しています。

問：BとCにそれぞれたまる粒を答えてください。また、AからCへ流れが弱まるときの粒の移動と堆積を、「運べない」「たまる」を使って説明してください。表にない実際の流速や粒径を求める必要はありません。

まずAでは3種類とも運び続けられます。したがって、この条件ではAに粒がたまるとは扱わず、3種類がBへ向かいます。ここで「大きい粒があるからAで沈む」と決めると、表のAの行と食い違います。

次にBの行を見ます。中くらいの粒と小さい粒は運べますが、大きい粒は載っていません。Bまで来た大きい粒は、Bでは運べないのでBにたまります。中くらいの粒と小さい粒は、条件に従ってCへ進みます。

最後にCの行を見ます。Cで運べるのは小さい粒です。Bを通過してきた中くらいの粒はCで運べないのでCにたまり、小さい粒はCを通過します。大きい粒についてはBですでにたまっているので、Cの行に載っていないからといってCにもたまるとは答えません。

答えは、Bに大きい粒、Cに中くらいの粒です。説明は「下流へ流れが弱まると、Bでは大きい粒を運べないためBにたまり、Cでは中くらいの粒を運べないためCにたまる」と書けます。小さい粒はCでも運ばれるので、この資料からCより先の堆積場所は決められません。

答えを表に戻して確かめます。Bにたまる大きい粒はAで運べ、Bで運べません。Cにたまる中くらいの粒はAとBで運べ、Cで運べません。両方とも、そこへ到着できることと、その地点で運べないことがそろっています。図2の矢印も、粒が進める区間と止まる位置に対応します。

一段深く：流れの条件と供給を分ける

次の自作例では、上流から下流へ地点D、E、Fが並びます。Dに大きい粒と小さい粒が運ばれてきます。Dでは両方を運べますが、Eでは小さい粒だけを運べます。EとFの間で、別の場所から新たな大きい粒が流れに加わります。Fでは大きい粒と小さい粒の両方を運べるものとします。Eで運べない粒はEにたまり、その後も動かないとします。

問：Dから来た大きい粒はFに達しますか。また、Fで大きい粒が運ばれていることを見たとき、それが必ずDから来たと言えますか。「E」「新たな供給」を使い、理由を含めて答えてください。

Dから来た大きい粒はEまでは到着します。ところがEの条件では大きい粒を運べないため、そこでたまります。いったんEにたまった粒はその後も動かないという条件なので、Dから来た大きい粒はFには達しません。

一方、EとFの間で新たな大きい粒が加わっています。Fでは大きい粒を運べるので、Fで見た大きい粒が新たな供給によるものという説明が成り立ちます。したがって「Fに大きい粒があるから、DからEを通ってきた」とは言えません。粒がその地点を通過できるかだけでなく、その粒が実際にどこから入ったかが分かれ目です。

条件を逆にたどると、EにたまったD由来の大きい粒はFには進まず、間から加わった大きい粒はFで運ばれます。これで出した答えは供給と各地点の条件に戻しても矛盾しません。自然の川でも、途中から粒が加わることや流れが再び強まることがあるため、単純な下流ほど細粒という並びを常に決まりとして使わないことが大切です。

間違いを観察の言葉に戻す

誤答1は「風化とは流れる水が岩石を削って運ぶこと」です。岩石がもろくなる働きと、流れが削り取る働きを一つにしていることが原因です。岩石がその場で割れる様子なら風化、水が岩石や粒を削り取る様子なら侵食と直します。図3の左側では、岩石に割れ目ができる段階と、水が粒を取り去る段階を分けています。

誤答2は「流れが弱まると、軽い小粒が必ず先にたまる」です。粒の沈みやすさと、運び続けられるかを逆に考えています。同じ条件で大きさを比べる基本の見方では、流れが弱まると一般に大きな粒から堆積しやすくなります。図3の右側のように、大きな粒が先にたまり、小さな粒がさらに運ばれる道筋を確認します。

誤答3は「ある地点で運べない粒は、必ずその地点で見つかる」です。運べないという条件だけを見て、粒がそこへ到着したかどうかを確認していません。上流で既にたまった粒や、最初から供給されなかった粒については、その地点にたまるとは言えません。答えには到着と運搬能力の両方を使います。

誤答4は「粒が丸いので、その粒は必ず特定の地点から長い距離を運ばれた」です。丸みは運搬中の衝突を考える手掛かりですが、それだけで出発地点や距離を一意には決められません。観察としての丸みと、運搬による摩耗かもしれないという解釈を分け、資料にない道筋を補わないようにします。

自分で試す4問

以下は練習用に設定した条件であり、実際の川の観測値ではありません。各問の条件の範囲で答え、記述では指定された言葉を使ってください。

問1　斜面の岩石に割れ目が入り、その場で細かなかけらになりました。後に雨水がかけらを削り取って流しました。前半と後半にあたる働きの名前を、それぞれ答えてください。

問2　上流から下流に向けて地点P、Q、Rが並びます。Pに粗い粒と細かい粒が運ばれてきます。Pでは両方、Qでは細かい粒のみ、Rではどちらも運べません。途中で粒は加わらず、運べなくなった粒はそこでたまります。QとRにたまる粒をそれぞれ答えてください。

問3　同じ材質と形の粒が混ざって流れに運ばれ、下流へ行くにつれて流れが弱まる場面を考えます。一般に粗い粒と細かい粒のうち、先にたまりやすいのはどちらですか。「流れ」「運ぶ」を使って理由を書いてください。

問4　ある場所で丸みのある粒を見つけました。これを根拠に「この粒は必ず山の頂上から運ばれた」とした答案の問題点を、「観察」「出発地点」を使って説明してください。

答えとたどり直し

問1の答えは、前半が風化、後半が侵食です。前半はその場の岩石が割れて細かくなっています。後半は雨水がかけらを削り取り、元の場所から取り去っています。動いた結果だけを見ずに、各文の動作を条件に戻して照合します。後半に続いてかけらが水とともに移動する部分は運搬です。

問2の答えは、Qに粗い粒、Rに細かい粒です。Pでは両方が運ばれます。Qでは細かい粒は進めますが粗い粒は進めないので、粗い粒がQにたまります。Rへ到着する細かい粒はRで運べず、Rにたまります。逆に確認すると、Qの粗い粒はPを通れ、Rの細かい粒はPとQを通れます。粗い粒はQで止まるので、Rに粗い粒もたまるという答えにはなりません。

問3の答えは、一般に粗い粒です。理由の例は「流れが弱まると粗い粒を運ぶ力が不足し、細かい粒より先にたまりやすいから」です。細かい粒も、流れがさらに弱まればたまります。「細かい粒は絶対に沈まない」と考える必要はありません。粒の材質と形をそろえ、流れが弱まるという条件に戻すと、答えの比較対象も明確です。

問4の答えの例は「丸みがあることは観察できるが、その情報だけでは粒の出発地点を山の頂上と決められない」です。運搬中に角が取れた可能性は考えられますが、他の場所から来た可能性を丸みだけで除くことはできません。観察した形と、そこから推定する道筋の間に、資料で確かめるべき部分が残ります。

覚える道筋

風化は岩石がその場で変化し、侵食は地表の物質が削り取られる働きです。 運搬は粒の移動、堆積は運ばれた粒がたまることです。 流れが弱まると、一般に大きな粒からたまりやすくなります。 資料では粒の供給と、各地点で運べる条件を順に確かめます。

どこで考えが止まったか

用語を選べないときは、答案に「その場で変化」「削り取る」「移動」「たまる」のどれが書かれているかを見ます。順番を覚えていても動作が書けなければ、図の矢印に言葉を添えて、岩石と粒がどうなったかを説明し直します。

粒の問題で止まるときは、各地点に到着する粒と、その地点から先へ運べる粒を別々に印を付けます。個別指導で確かめるなら、答えの粒名だけでなく、途中で加わる粒を読み落としていないか、観察と推定を区別しているかを答案と図で見ます。粒がどこから来て、どこで止まったかをたどると、堆積の説明に筋道が通ります。