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高校地学地質時代の区分—代と紀と世の関係を年代表と地層の記録から読み解く｜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岩石と地質・地球の歴史

代・紀・世を地層の界・系・統に対応させ、境界の定義と更新される数値年代の違いを確かめます。

よくあるのは、年代表の境界の数字が改訂されたと知り、高校生が地層の新旧の順序まで変わると考える場面です。年代表は、地層に残る出来事を順序づけ、その境界に年代の目盛りを付けたものです。目盛りを見直すことと、観察した重なりを見直すことは別の作業です。地層を手がかりに、時間の名前と岩石の名前を行き来してみましょう。

数字を見る前に問うこと

地質時代の問題では、まずどの出来事が先かを地層の重なりから読み取ります。次に、境界の上下の記録を年代表に対応させ、代・紀・世のどの階層が問われているかを確かめます。さらに、測定値が改訂されたときに変わる結論と、観察条件が同じなら保たれる結論を分けます。

例えば、境界を挟む地層について「下が古い」と答えるには、堆積後に地層が逆転していないという条件が要ります。年代値を読み取る問題なら、単位と表の版も必要です。化石や岩石が境界とどんな関係にあるかが不明なら、名前を覚えていても所属する時代を一意に決められません。観察、対応、数値の順に根拠を書けば、暗記した用語がどこで役立つかも見えてきます。

時間の区切りと地層の区切り

地質時代は地球の歴史を区切った時間のまとまりです。大きな区分である代は紀に分けられ、紀はさらに世に分けられます。例えば中生代には白亜紀があり、白亜紀には前期と後期があります。白亜紀の次は新生代の古第三紀です。代が変わる境界と紀が変わる境界が重なる場合もあります。

「後期」は時間の側の呼び名です。同じ期間に形成された地層の側では「上部」という表現を用います。時間を表す代・紀・世に対応して、地層の年代層序区分には界・系・統という呼び名があります。白亜紀は時間の区間、白亜系はその区間に形成された地層を指します。どちらも同じ境界に対応しますが、時間そのものと地層という物体を混同しないことが大切です。

図1のように、時間の階層と地層の階層を横に対応させます。時間の箱の内側に小さな区分があり、地層側も同じ順に細分されます。図は包含関係を示す模式図で、時間の長さは比例しないものです。箱の幅からそれぞれの期間の長短を判定してはいけません。

岩相による区分は、砂や泥など岩石の特徴に注目します。一方、年代に基づく区分は、いつ形成されたかを基準にします。同じ時代に場所によって異なる物質がたまれば、同じ年代の地層でも岩相は異なります。逆に似た岩相が離れた時期にできることもあります。岩相境界と年代境界が常に一致するとは限らず、色や岩石名だけから同時代とは決められません。図の色も分類の対応を見せるための色で、岩石の実際の色を表していません。

地層の順序を示す相対年代は、どちらが古いかという関係です。逆転していない堆積層では、下に堆積した層が上の層より古いと考えます。これに対し数値年代は、ある時点からどのくらい前かを年数で表します。相対年代は差が何年かを教えず、数値年代も、その値がどの出来事を指すかを調べなければ地層の堆積時期に直結しません。

年代境界は、地層中の基準となる位置などによって定義されます。境界を示す位置と、その位置に対応する何年前という推定値は別です。基準となる位置を変えずに測定や比較の精度が改善すれば、推定値が更新されることがあります。逆に、境界の定義自体が見直されることもあり、その場合は単なる数値の更新と区別して考えます。

国際年代層序表の日本語版v2024/12では、白亜紀と古第三紀の境界は約6600万年前、第四紀の始まりは約258万年前です。これらはその版の推定値です。第四紀は新生代に含まれますが、2つの数字だけで新生代のほかの境界まで読み取ることはできません。ほかの境界の実数値が必要なときは、その版の公式の年代表を確かめます。

基本例題：境界を挟んだ記録

次は練習用に作った条件です。ある露頭には、下から層A、薄い境界面B、層Cがあり、上下の判定から逆転はないとします。Bは白亜紀末と古第三紀初めの境界を示す面です。AからBを経てCへ堆積は連続し、Bの直下と直上には侵食や堆積停止による記録の欠落がないものとします。Bの位置は変えず、境界の数値年代だけを新しい測定で改訂したとします。AとCの新旧、各層の境界に接する部分が属する紀、改訂で変わりうるものを文章で答えてください。

図2のように、まず地層の観察と年代表の対応を別々に読みます。図の色はAとCを区別するための模式色で、岩石の色ではありません。

逆転がないので、下のAは上のCより古いと判断します。
Bは白亜紀と古第三紀の境界なので、AのBに接する部分は白亜紀、Cの接する部分は古第三紀です。
変わりうるのはBが何年前に当たるかという推定値です。Bの位置と逆転のない重なりという条件は変わらないため、AがCより古いという順序は保たれます。

ここでは層全体の年代を決めていません。Aが下方にどこまで続くか、Cが上方にどこまで続くかは条件にないからです。境界付近の堆積が連続しているか、削られた部分があるかも、図の情報だけでは確定できません。推定を境界に接する部分に限ることで、図から読み過ぎる誤りを防げます。

別の解き方では、Bを間に置いてAの接する部分、B、Cの接する部分という順序を書き、Bの前後に紀の名前を付けます。その後で数値をBの横に置けば、数値の訂正と層の並びの訂正を取り違えにくくなります。求めるのは3つの条件に対する説明なので、年数を計算する必要はありません。

標準例題：数字の改訂と時間差

次の数は実際の年代ではなく、練習用の条件です。ある2つの境界PとQについて、旧表はPを900万年前、Qを600万年前とし、新表はPを840万年前、Qを540万年前とします。どちらも定義された境界の位置は同じです。PからQまでの時間差を各表について万年単位の整数で求め、古い境界と、改訂だけで変わること・変わらないことを答えてください。与えた数は万年単位で正確とします。

何年前の数が大きいほど古いので、両表でPがQより古いと読めます。旧表の時間差は900 − 600 = 300万年、新表は840 − 540 = 300万年です。差を求めるときは古い側の数値から新しい側の数値を引きます。答えを戻すと、旧表では600万年前から300万年さかのぼれば900万年前、新表でも540万年前から300万年さかのぼれば840万年前になります。

この条件では両端の数値がそれぞれ60万年小さくなり、差は同じです。ただし、数値が更新されても時間差が必ず同じとは限りません。両端の更新量が異なれば差も変わります。境界の位置を固定したという条件とPがQより古いという関係を区別して記述します。両者が上下に並ぶ露頭の観察までこの問題に与えられたわけではないため、特定の層の厚さや堆積速度は求められません。

年代表のグラフでは、横軸が何年前なのか、現在からの経過時間なのかを最初に読みます。過去ほど右に大きくなる軸なら、右側が古いことになります。区間の長さを目盛りで表したグラフなら、差は端の値の引き算で求められます。一方、見やすさのため各紀を同じ幅にした模式図では、幅を比べて期間の長さを結論できません。図の見た目が時間に比例するかを、凡例と軸の数字で確かめます。

発展例題：境界に届かない観察

次も自作の資料です。露頭Xには、逆転のない下位層Dと上位層Eが重なり、その間に侵食の跡が確認されています。Dからは、ある期間に生息した化石Fが出ましたが、破片が摩耗していて再堆積の可能性があります。Eには年代を決める資料がありません。D、侵食、Eの順序と、化石FからEの時代を一意に決められるかを、理由とともに答えてください。

Dの堆積後に侵食が起こり、その上にEが堆積したという順序です。侵食面には、削られた記録や堆積しなかった期間が含まれうるため、面の上下が時間的に連続するとは限りません。化石Fが再堆積したなら、生物が生きていた時期はDの堆積より古い可能性があります。FがDの中に見つかったという事実から、Eの時代を一意に決めることはできません。

再堆積がなかったとしても、Fが示すのは生存期間とDの形成時期の関係です。侵食による時間間隙の長さが不明で、Eの年代資料もない以上、Eがどの紀かは決められません。摩耗は再堆積を疑う手がかりですが、摩耗だけで再堆積を証明するわけでもありません。化石の保存には生物の体のつくりや堆積環境による偏りがあり、見つからないことも、生物がその時代に存在しなかった証拠には直結しません。

調査を設計するなら、侵食面の両側で地層の上下を判定し、化石の産状を記録します。離れた地点でも同じ境界を探し、複数の化石や特徴的な層の対比が矛盾しないか比べます。年代測定に適した材料があれば、その材料が堆積物そのものか、古い岩石から運ばれた粒かを区別します。測った鉱物の時計が形成後に閉鎖されていたか、後の熱や物質の出入りで変化していないかも吟味します。砕屑粒の結晶化年代をそのまま堆積年代とすることはできません。

測定には試料の取り違え、対比の誤り、年代値の幅などの不確かさがあります。複数の測定結果が食い違うときは、都合のよい値だけを選ばず、試料の位置や形成過程を点検します。例えば年代測定が失敗した場合も、逆転していないという独立の観察が残るなら地層の相対的な順序は検討できます。安全を要する試料の採取や処理は学校の指導の下で行い、家庭で岩石の破砕や薬品処理をしません。

誤答をほどく3つの視点

誤答「境界の年代が新しくなったので、境界の上下の地層も入れ替わる」。原因は、何年前という目盛りと、地層の重なりを同じ証拠として扱うことです。図3のように境界位置と上下の条件を固定し、数字が変わる場合を考えます。数値が小さくなることは推定された経過時間が短くなることを意味しますが、層が動いて逆転することは意味しません。

図3は境界の数値の更新だけを示す模式図です。実際に地層の上下判定が誤っていたと新しい証拠からわかれば、順序の解釈を修正することはあります。その修正は、年代の数字が変わったという事実だけから生じるのではなく、上下を判定する別の証拠に基づきます。

誤答「白亜紀と白亜系はどちらも地層の名前」。原因は、時間と物体の対応を同一視することです。白亜紀は時間、白亜系はその時間に形成された地層と書き分けます。また、ある地層に白亜系の部分があるからといって、その地層全体が同じ紀に収まるとは限りません。境界が層の途中を通る可能性も、資料に即して考えます。

誤答「化石が1つ出たので、地層の時代は確定する」。原因は、化石が生きた時期と埋まった時期を無条件に同じとすることです。再堆積の可能性、同定の確かさ、ほかの化石や層との整合を調べます。材料が不足する場合は、候補を保留することが観察に忠実な答えです。

自分で確かめる5問

次の資料はすべて練習用の条件です。数値は示した単位で正確とし、求める時間差は万年単位の整数で答えてください。実際の境界年代を示すものではありません。

問1

ある時代区分の表で、代Rには紀Sと紀Tが含まれ、Sには世Uと世Vが含まれます。UはVより古く、SはTより古いものとします。代・紀・世の包含関係とU、V、Tの新旧を文章で答えてください。

問2

境界Mが720万年前、境界Nが280万年前とする表があります。MからNまでの時間差を求め、古い境界を答えてください。Nからその差だけ過去に戻る計算も示してください。

問3

下位層Gの上端が侵食面に切られ、その上をHが覆う不整合が観察されました。上下は逆転しておらず、Hに使える化石や測定値はありません。Gの化石は再堆積していないと確認されています。G、侵食、Hの順序と、Gの化石だけでHの紀が決まるかを答えてください。

問4

新旧2つの年代表で、ある境界の推定値が変わりました。境界の定義が同じかどうかの記載はなく、対応する地層の上下も示されていません。「定義は同じで、上下の順序も逆になった」という主張を判定できるか、欠けている情報を挙げて答えてください。

問5

逆転のない地層Jの中の粒子を測定したところ、装置が途中で停止し、信頼できる数値は得られませんでした。Jの上には堆積層Kが重なります。数値年代とJ、Kの順序について、それぞれ何を言えるか答えてください。また、測定に成功したとしても粒子が古い岩石から運ばれたものなら、何を区別する必要があるか述べてください。

答えと解き方

問1の答え

代Rの中に紀Sと紀Tがあり、紀Sの中に世Uと世Vがあります。古い順はU、V、Tです。UとVはSに含まれ、SがTより古いという両方の条件に戻して確認します。UとVが代に並列する区分ではないことも、包含関係から確かめられます。

問2の答え

古いのはMで、時間差は720 − 280 = 440万年です。Nの280万年前から440万年さかのぼると、280 + 440 = 720万年前となりMに戻ります。現在からの経過時間を引き算しているので、結果は境界そのものの年代ではなく、2つの境界の間隔です。

問3の答え

順序はGの堆積、侵食、Hの堆積です。上下が逆転していないことと侵食面があることを、それぞれ順序の根拠にします。Gの化石が再堆積していなくても、間に時間間隙がありH自身の年代資料がないため、Hの紀は一意に決まりません。化石の示す時期とHとの間隔が未確定です。

問4の答え

主張は判定できません。数値の違いだけでは境界の定義が変わったのか、同じ定義の年代推定が変わったのか区別できません。上下の順序を調べる地層の観察も必要です。両方が欠けている条件に戻すと、主張のどちらの部分も確定できません。

問5の答え

信頼できる測定値がないので、その試料から数値年代は求められません。上下が逆転していないという独立の条件からは、Jの堆積がKの堆積より先と判断できます。運ばれた粒子の測定に成功した場合は、粒子が結晶化した時期とJに堆積した時期を区別します。測定の失敗と、粒子の由来による解釈の限界は別々に点検します。

手元に残す要点

代・紀・世は時間の階層で、界・系・統は対応する地層の階層です。
相対年代は順序、数値年代は何年前かを表します。
境界の定義と、その年代の推定値は区別します。
逆転、不整合、再堆積、測定した材料の履歴を確認します。
根拠が足りない部分は決めず、必要な観察を挙げます。

つまずきを見つけるには

年代表を読んでも説明が止まるときは、まず問題文の「地層」「境界」「何年前」に印を付け、それぞれが物体、位置、数値のどれかを言葉にしてみます。次に、上下が逆転していないという条件を使って順序を矢印で表し、最後に年代値を添えます。数値がない問題でも矢印を引けるかが、相対年代を理解しているかの手がかりです。

個別指導の場では、答えだけでなく、境界に接する部分と層全体のどちらを指したかを聞きます。年代値を改訂したときに観察のどの条件が変わったかを問い返すと、数字と地層の関係を確かめられます。わからない場合は追加したい観察を挙げ、再堆積や時間間隙があっても同じ結論を保てるか試します。地質時代の区分は、地層の証拠と時間の目盛りを結び直すことで読み取れます。