高校地理探究 断層と褶曲—力の向きと地層の変形から地形が生まれる過程を読む｜武蔵野個別指導塾

地層を切る面と地表の崖を区別し、ずれや曲がりから形成過程を読む鍵は断層と褶曲です。

よくあるのは、高校生が断層面と地表の崖を同じものと答える場面です。断面図に斜めの線と段差が描かれると、どちらも境界に見えます。しかし、岩盤の内部でずれた面と、地表に現れた急斜面とは、位置も意味も違います。断層ができても崖が残るとは限らず、崖が見えてもそれだけで断層の存在は決まりません。地層の連続、切れ目を挟む相対的な動き、地表の形を順番に調べましょう。

図を読むときに問われること

まず、同じ地層が切れ目の両側でどちらへずれたかを読み、正断層か逆断層かを判定する型があります。斜めの断層面では、面の上側にある岩盤を上盤、下側を下盤と呼びます。上下の位置を比べる対象は面の両側であり、紙面の左と右ではありません。上盤が相対的に下がれば正断層、上がれば逆断層です。

次に、複数の断層で区切られた岩盤の高低から、地塁や地溝ができる過程を説明する型があります。中央が高いか低いかを確認し、周囲との相対的な動きに戻して説明します。図の高さは現在の形を表すのであって、どの岩盤が絶対的に何だけ動いたかを単独で示すものではありません。

さらに、曲がった地層と切れてずれた地層を比較し、変形の仕方とその後の地形を考える型があります。曲がりを褶曲、切れ目に沿うずれを断層と区別します。力の向きは手がかりですが、地層の形だけから力の大きさや形成時期まで決めることはできません。資料が示す範囲を守り、観察と推論を分けることが焦点です。

切れる面、曲がる層、残る地表

岩盤に力が加わると、条件に応じて割れたり曲がったりします。断層は、岩盤の割れ目に沿って両側が相対的にずれた構造です。割れ目があるだけでは、両側のずれを示せません。地層の境界など、もとは連続していたと考えられる目印を挟んで対応させると、ずれの方向を読み取れます。

図1のように、断層面は岩盤内のずれの面です。正断層では引っ張る力が働く場で上盤が下盤に対して下がり、逆断層では押し縮める力が働く場で上盤が下盤に対して上がります。矢印は相対的な変位を表し、両側が必ず同じ距離ずつ動いたという意味ではありません。上下を決める際は、斜面のように傾いた面を思い浮かべ、その面の上に載る側を上盤とします。

図1では、同じ傾きの断層面に対し、上盤の矢印が正断層では下向き、逆断層では上向きです。断層面の傾く方向が反対の図では、上盤は紙面の反対側になります。左側が上盤という暗記では、図を反転したときに判定を誤ります。断層面の上下を先に指さし、それから矢印を読みます。

横ずれ断層は、断層を挟む両側が主として水平方向にずれるものです。上から見たとき、向こう側が右にずれたように見えれば右横ずれ、左なら左横ずれと呼びます。見る位置を断層の反対側に移しても、向こう側との関係で判定します。上下のずれを読む断面だけでは横方向の成分が見えにくいため、平面の手がかりも必要です。実際の変位には上下と水平の両成分が含まれることもあります。

褶曲は地層が波のように曲がる構造です。一般に押し縮める力のもとで形成され、上に凸の部分を背斜、下に凸の部分を向斜と呼びます。地層は曲がっていても連続していることが手がかりです。ただし曲がった形だけで岩盤がどの条件で変形したかを細かく特定することはできません。断層と褶曲は同じ地域に共存する場合もあります。

断層崖は断層運動による地表の変位で生じた崖です。断層面は地下へ続く面ですが、断層崖は地表に現れる形です。断層運動の後に風化や侵食、堆積が進むと崖は変形したり埋まったりします。逆に、急斜面は流水の侵食などでも生じるため、崖の存在だけでは断層崖と断定できません。地層のずれと地表の形の双方を調べる必要があります。

複数の断層に挟まれた部分が周囲に対して高くなった地塊は地塁、低くなった地塊は地溝です。いずれも複数の岩盤を比較した名称です。中央の地塊が上昇した場合にも、周囲が下降した場合にも、相対的に中央が高くなることがあります。形成後の侵食や堆積で地表は変わるため、現在の尾根や低地の形だけから元の地塊の動きを確定しないようにします。

断面の目印をたどる

基本例題。図2の模式断面では、最初は連続していた同じ地層が斜めの断層面で切られています。面の右側が上盤です。上盤の地層は下盤の対応する地層より低い位置にあります。断層の種類と上盤の相対的な動きを、それぞれ語で答え、判断の根拠を1文で述べてください。図は練習のための模式図で、時間や距離を表す目盛りはありません。

図2のように、まず傾いた面の上にある右側を上盤と定めます。次に淡い帯の境界を両側で対応させます。右の帯は左より低いので、上盤が下盤に対して下がったと読めます。答えは正断層、上盤の相対的な下降です。「右が低いから正断層」では、面の傾きが変わると使えません。面と上盤との位置関係を根拠に含めます。

元の条件に戻して確かめます。右側の帯を左側に対して相対的に上へ戻すと、対応する境界が同じ高さで連続します。逆に右側をさらに下げるとずれが大きくなり、元の連続した状態には近づきません。この戻し方は相対的な復元であり、実際に右側だけが動いたと断定するものではありません。

標準例題。別の模式断面で、左右の地塊の間に中央の地塊があり、両側の境界は断層です。対応する地層は中央で左右より高い位置にあり、断層運動後に地層の上下を入れ替える変形はなかったとします。中央の地塊を何と呼ぶか、また中央が高くなった相対的な関係を1文で説明してください。地表の削られ方は与えられていません。

中央は周囲に対して高いので地塁です。答えの例は「中央の地塊が両側に対して相対的に高くなった地塁」です。中央の上昇でも周囲の下降でも、この相対関係を生じ得ます。対応する地層を元の高さに戻してみれば、中央と両側の高低差が解消されることを確かめられます。どちらの側が固定されていたかは条件から決まりません。

地表の形が与えられないため、現在も中央が尾根として残るかは答えられません。地層の硬さや侵食の違いが加わると、地塊の高低と地表の高低が一致しないこともあります。名前を答えた後で、その名称が地層の相対位置を指すのか、今の地表を指すのかを問い直すと、資料の読みすぎを防げます。

曲がりと切れ目が重なる資料

発展例題。ある模式断面では、同じ順序に重なる地層がなめらかに上へ凸に曲がっています。別の位置では、その曲がった地層が斜めの面で切られ、対応する境界が面の両側で食い違っています。曲がりは切れ目の両側で同じように続き、切れ目は曲がった各層を横切っています。地層の変形を2つ挙げ、それぞれの根拠と、前後関係を理由つきで述べてください。力の大きさや年代は問わないものとします。

答えは、上に凸の曲がりを示す褶曲と、地層を切ってずらした断層です。曲がりの部分は背斜と呼べます。切れ目が既に曲がった各層を横切っているので、この資料の条件では褶曲の後に断層によるずれが生じたと考えます。後の出来事が先の構造を切るという関係を使い、形の名前だけでなく順序の根拠を示します。

逆に、切れ目を挟んだずれがなく、すべての層が連続して曲がる資料なら、断層を読み取る根拠はありません。反対に、地層が直線状のまま切れ目でずれる資料では、曲がりの証拠なしに褶曲を加えることはできません。紙面の端で地層が途切れたというだけでは、断層で切れたのか、図の範囲外へ続くのか判断できない点にも注意します。

背斜が現在の山、向斜が現在の谷と必ず一致するわけでもありません。曲がった後に侵食が進むと、岩石の硬さなどによる削られ方の差で地表の高低が変わります。褶曲の形は地層の構造、山や谷は地表の形です。両者が一致する例を覚えるより、構造ができた後の変化まで考えるほうが、異なる断面にも対応できます。

間違いを線の意味から直す

誤答例は「斜めの線が地表の崖なので、断層面と断層崖は同じ」です。この答えでは断面の線をすべて地表線と見ています。図3のように、断層面は岩盤内を斜めに通り、崖は段差のある地表の急斜面として描かれています。交わる場所があっても、同じ対象ではありません。

図3の段差は断層運動によって生じた模式的な断層崖です。地表を指でたどり、その後で地下の切れ目をたどると、線の役割を分けられます。修正した答えは「断層面は岩盤がずれた面で、断層崖はその運動による地表の急斜面」です。両者が接することと、両者が同一であることは別です。

もう1つの誤りは「背斜なら必ず現在の山」です。原因は地層の曲がりと侵食後の地表を同時に見ていることです。修正するときは、曲がった地層を先に描き、その上を侵食で削った別の地表線を重ねます。構造の名前を変えずに地表の形が変わり得ることを確かめます。地表線しかない資料では、地下の曲がりを決められないことも答えに含めます。

別の条件で練習する

次の5問はそれぞれ独立した自作の模式条件です。記述は指定された関係を含む1文で答えてください。実際の地点の観測結果ではありません。

1. 右上がりの断層面を挟み、面の上にある左側の地層が、右側の対応層より上にあります。元の地層は連続していたとします。断層の種類を答え、上盤と下盤の相対的な動きを1文で述べてください。
2. 断層を上から見ると、向こう側の地層の境界が自分の側の対応する境界より左へずれています。主な動きは水平です。横ずれの名称を答え、判定に使った見方を1文で述べてください。
3. 左右の地塊の間にある中央の地塊で、対応する地層が周囲より低くなっています。境界は断層で、地層の上下を入れ替える変形はありません。中央の地塊の名称と周囲との相対位置を1文で述べてください。
4. 地層が切れずに下へ凸に曲がっています。曲がった部分の名称を答え、断層と区別する観察上の根拠を1文で述べてください。
5. 地表に急斜面がありますが、地下の地層やそのずれは示されていません。この斜面を断層崖と確定できるか答え、必要な追加の手がかりを1文で述べてください。

答えと読み直し

1. 逆断層です。「上盤が下盤に対して上がったため、逆断層です」と書けます。右上がりの面では左側が上盤です。上盤を下盤に対して下へ戻すと、元の連続した地層の位置に近づきます。両側の絶対的な移動量までは決まりません。
2. 左横ずれ断層です。「断層のこちら側から見て、向こう側が左へずれているためです」と説明します。向こう側を右へ相対的に戻すと、対応する境界は連続します。上下方向のずれだけを読む断面では、この条件を代用できません。
3. 地溝です。「中央が周囲に対して相対的に低くなった地塊は地溝です」と答えます。中央を周囲に対して上へ戻せば対応層の高低差はなくなります。周囲が上がったという説明も、相対関係を満たす別の表現です。
4. 向斜です。「地層が切れずに下へ凸に曲がっているため、ずれを伴う断層と区別できます」と書きます。下に凸という形と連続性が根拠です。現在の谷の有無は与えられておらず、名称の判定に使いません。
5. 確定できません。「急斜面は侵食でもできるため、断層を挟む地層の対応とずれを調べます」と説明できます。地表と地下の両方を対応させるという別の表現も適切です。崖の存在に戻って確かめても、ずれを示す条件は加わっていません。

要点を結ぶ

断層は切れ目に沿う相対的なずれ、褶曲は地層の曲がりです。
上盤の相対的な下降が正断層、上昇が逆断層です。
断層面は地下のずれの面、断層崖は地表の形です。
地塁と地溝は周囲の地塊との相対的な高低で区別します。
地表は変形後の侵食や堆積によっても変わります。

どこで読み違えたかを探す

個別に確かめるときは、まず図にある断層面と地表線を別々に指してもらいます。線を指せなければ用語の対象から戻り、指せるのに種類を誤るなら上盤と下盤を決める手順を確かめます。さらに、同じ地層の境界を両側でつなぎ、上盤を元へ相対的に戻す向きを説明できるかを見ます。答えの名称が合っていても、根拠が左右の位置だけなら、面の傾きを反転してもう一度試します。

地塁や褶曲の問題では、構造の成立と現在の地表を別の時点として話せるかを確かめます。資料にない絶対移動や侵食量を補っていたら、与えられた関係だけを言い直します。地層の記録をたどると、見えている崖から地下の変形まで、根拠の届く範囲が見えてきます。