高校地学基礎 断層と褶曲—力の向きと地層のずれを断面図で読み解く｜武蔵野個別指導塾

傾いた断層面から上盤を特定し、対応する地層のずれと力の向きを結び付けて、正断層と逆断層の判定を練習します。

よくあるのは、断面図の右側をいつでも上盤と決めてしまい、図を左右反転すると答えが変わる場面です。上盤の「上」は紙の上でも右でもなく、傾いた断層面に対する位置を表します。まず面をなぞり、どちらの岩盤がその面に乗る位置にあるかを見ます。その後で同じ地層のずれを比較すれば、名前と力の向きまで順を追って考えられます。手元の学校の範囲表、授業ノート、ワーク、小テストの該当箇所を開き、授業で使った図の向きや用語も確かめてから進めましょう。

図を見て何を答えるか

出方の1つは、断面に引かれた断層面と地層の境界から、上盤・下盤と断層の種類を答える型です。断層とは、岩盤が割れ、その割れ目に沿って両側が相対的にずれた構造です。図で割れ目が傾いているときは、位置を決める作業と、動きを決める作業を分けます。左右の高さだけを見て結論に飛ぶと、面の傾きが逆の図で取り違えます。

もう1つは、引っ張る力や押し縮める力と、断層や褶曲の対応を説明する型です。褶曲は地層などが曲がった構造で、割れ目に沿ったずれを意味する断層とは区別します。横ずれ断層については、上から見た図で断層を挟む目印のずれを読むこともあります。断面での上下のずれと、平面での水平方向のずれを同じ見え方として扱わないことが必要です。

記述では、名称だけでなく、どの観察から判断したかが問われます。「右が高いから逆断層」と書くと、どちらが上盤かが抜けます。「同じ地層を境に対応させ、上盤が下盤に対して上がった」と書けば、図から結論への道筋が残ります。地層の新旧を決める問題とは分け、ここではずれと曲がりを読みます。

断層面を基準に位置と動きを分ける

図1のように、斜めの断層面の上側に接する岩盤が上盤、下側に接する岩盤が下盤です。傾斜した板を地下に差し込んだと想像すると、板の上に乗る側が上盤です。断層面を横切って見ると、上盤の一部が下盤の一部より低い場所にあってもかまいません。名前は面との位置関係で決まり、地表の標高や図の左右で決まるものではありません。

図1の斜線は断層面の断面で、図の左側が上盤です。紙を左右反転すれば上盤は右側へ移りますが、面の上側にあるという関係は変わりません。水平な地層の境界を左右で対応させたとき、上盤が下盤に対して下がっていれば正断層、上がっていれば逆断層です。「上がる」「下がる」は相手と比べた相対的な表現であり、この図から一方の岩盤が動かずにいたとまでは決められません。

正断層は一般に地層が引っ張られる場で、逆断層は一般に押し縮められる場で生じます。力の向きは、まず断層の種類を判断した後に結び付けます。横ずれ断層は断層面に沿う水平成分のずれが主な断層です。平面図では、断層を挟んだ反対側の目印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。自分の立つ側を反対にしても、反対側が見える方向で判定します。

褶曲では、続いていた地層が曲がっています。ここから先の褶曲の説明と練習問題では、地層に逆転がなく、曲がりを横から見た断面を考えます。この条件では、上に凸の部分が背斜、下に凸の部分が向斜です。図形の形を確かめるときは、同じ境界線をたどり、途中で別の境界へ飛ばないようにします。曲がりがあることと、断層面を境に地層が切れてずれていることは、別々の観察です。曲がった地層がさらに断層で切られている図では、両方の特徴をそれぞれ探します。

基本例題：対応する境界を探す

次は説明用の模式図です。図2では、傾いた断層面の左側の地層境界が右側より低い位置にあります。左右の線は、断層ができる前に連続していた同じ地層の境界を表します。断層面の左側と右側のどちらが上盤か、断層の種類は何か、一般にどの向きの力と結び付くかを答えてください。根拠には「断層面」「上盤」「下盤」の3語を含めます。

図2のように、最初に斜めの線を断層面としてなぞります。この線は右上から左下へ傾いています。次に線の両側を見ます。面の上側に接しているのは左側の岩盤なので、左側が上盤です。面の下側に接する右側は下盤です。ここで初めて位置の名前が決まりました。

次に、対応すると問題文で与えられた地層境界を左右で比べます。左側の境界は右側の境界より低い位置です。左側は上盤、右側は下盤なので、上盤は下盤に対して下がっています。この相対的なずれに付く名前は正断層です。正断層は一般に左右へ引っ張る力と結び付きます。

答えは「左側が上盤で、正断層です。断層面の上側にある上盤が、同じ地層の境界を比べると下盤に対して下がっているためです。一般に引っ張る力と結び付きます」となります。答えを図に戻して、左側が本当に面の上にあるか、境界が右側より低いかをもう一度指でたどります。図は関係を示す模式図なので、線の長さから実際のずれの距離を求めるものではありません。

境界を比べるときは、色の名前だけに頼らず、問題がどの線を同じ境界と指定したかを確認します。似た色の層が何枚かある図では、隣接する層の並びも手掛かりになります。対応が問題文や図から決まらなければ、見た目の近さだけで特定したことにしてはいけません。まず対応が必要だと書き出すのも、判断を誤らないための手順です。

少し難しい例題：左右反転と横ずれ

ある模式断面では、断層面が左上から右下へ傾いています。同じ地層の境界は右側の岩盤で左側より高い位置にあります。右側と左側のどちらが上盤か、正断層と逆断層のどちらかを答え、「断層面」「相対的」を使って理由を書いてください。また、この断面を左右反転したとき、断層の種類が変わるか答えてください。

断層面の上側に接するのは右側です。したがって右側が上盤、左側が下盤です。対応する境界は右側の方が高いので、上盤が下盤に対して相対的に上がっています。よって逆断層です。理由は「断層面の上側の上盤が、対応する境界で見ると下盤より相対的に上がっているため」と書けます。逆断層は一般に押し縮める力と結び付きます。

左右反転すると上盤は左側に描かれますが、面の上側という位置は変わりません。上盤の境界が下盤の境界より高い関係もそのままです。したがって種類は逆断層のままです。元の条件へ戻して、右側が面の上側であり、右側の境界が高いことを確かめると、答えの向きが合います。

ここでの分かれ目は、図の右側が高いという事実と、上盤が高いという判断です。右側が上盤だったので逆断層と決まりましたが、面の傾きが逆なら、右側が高いという情報だけでは同じ結論になりません。また、断面で上下のずれが見えないからといって、横方向のずれまでないとは限りません。横ずれの判定には、断層を挟んで対応する目印を平面で追える資料が必要です。断面だけで右横ずれか左横ずれかを決めず、何が与えられているかを先に確認します。

誤答を図に戻して直す

図3のような、右上から左下に傾く断層面を考えます。左側が面の上側にあり、対応する地層境界は左側の方が低い条件です。誤答は「右側が上盤だから、上盤が上がった逆断層」です。右側の境界が高いという観察自体は合っていますが、右側を無条件に上盤としたため、位置の名前と断層の名前が連鎖して逆になりました。

図3の斜線を板に見立てて、板に乗る側を探します。左側が上盤で、右側が下盤です。同じ境界を比べると上盤側が低いため、正断層と直せます。修正後の答えを元の図に戻し、「左が上盤」「左の境界が低い」の両方を確かめます。名前の暗記をやり直す前に、どの段階で図の条件を取り違えたかを見つけることが有効です。

別の誤りは、褶曲した地層を見て、曲がりの頂点に必ず断層があると決めることです。地層の線が切れずに曲がるという観察からは、割れ目に沿うずれまでは言えません。反対に、線が断層面で途切れて対応位置がずれている図を、単に曲がったと読むのも誤りです。境界線を端から指で追い、連続して曲がるのか、面で切れて対応がずれるのかを確認してください。図の外に隠れた構造は、与えられた線だけから断定しません。

図の情報が足りるかを確かめる

問題を解き始める前に、図の視点が断面なのか上から見た平面なのかを確認します。断面には上下の関係が表れますが、紙面に垂直な方向の動きは、その図だけでは読み取れないことがあります。平面図では道や地層の境界など、断層の両側で対応する目印を探します。矢印があれば何を表す矢印かを読み、岩盤の移動方向と押す力の向きを混同しないようにします。

また、褶曲の山や谷は、図に描かれた境界ごとに追います。曲がりの形は目で見えますが、その形だけから地層ができた順序や、曲がりが始まった時期まで決めることはできません。断層でも、現在の境界の高さの違いは相対的なずれを示しますが、個々の岩盤の絶対的な移動量を示すとは限りません。資料にない情報を補って答えるより、何が判断に必要かを明確にすることが、資料読解の確かな一歩です。

自分で試す問題

以下の図や条件は練習のために作ったものです。各問で指定された形で答え、解答を見る前に根拠となる位置や向きを紙に書いてみましょう。

1. 傾いた断層面の上側にある岩盤をA、下側にある岩盤をBとします。対応する地層境界はA側がB側より高い位置です。上盤と断層の種類を答え、「相対的」を使って理由を1文で書いてください。
2. 地層の境界が切れずに波のように曲がっています。ある部分は上に凸、隣の部分は下に凸です。それぞれの構造名を答え、断層と区別するために観察する点を1つ書いてください。
3. 断層を上から見た模式図で、自分の側にある道の延長をたどると、断層の向こうの対応する道は右へずれています。水平成分によるずれを主とするとき、この断層の種類を答え、判定に使った見え方を1文で書いてください。
4. 傾いた断層面の両側に似た地層がいくつも見えますが、どの境界が対応するか示されていません。右側の境界が左側のある境界より低いという情報だけで、正断層と断定できるでしょうか。「対応」「上盤」を使って理由を書いてください。

解答と確かめ方

1. Aが上盤で、逆断層です。Aは断層面の上側にあり、対応する境界ではAがBに対して相対的に上がっているためです。元の条件に戻すと、上盤Aの境界が下盤Bの境界より高いという関係になり、逆断層の判断と一致します。Aが紙の右か左かは条件にないうえ、判断にも必要ありません。
2. 上に凸の部分が背斜、下に凸の部分が向斜です。地層の境界が切れずに曲がるか、割れ目を境に対応がずれるかを観察します。条件では線が切れずに波状に続いており、答えの褶曲という読みと合います。凸の向きを見る際は、同じ境界を追って形を確かめます。
3. 右横ずれ断層です。断層の向こう側の対応する道が、自分の側から見て右へずれているためです。元の道の位置に答えを戻すと、反対側が右に見えるという条件と一致します。右という語は紙の端を指すだけでなく、断層を挟んだ反対側の相対位置を表します。
4. 断定できません。同じ地層の境界の対応が決まらず、上盤も面の傾きから特定できないためです。任意の線同士を比べて低いとしても、同じ境界のずれかどうかは不明です。正断層と判断するには、上盤を決めたうえで、対応する境界が下盤に対して低いことを確かめる必要があります。与えられた条件に戻すと、その両方が不足しています。

要点を短く整理

断層面の上側が上盤、下側が下盤です。 上盤が相対的に下がるのが正断層、上がるのが逆断層です。 横ずれは反対側の水平なずれを見て、褶曲は地層の曲がりを追います。 対応する境界と図の条件を確かめてから名前を決めます。

答案のどこで迷ったか

上盤を誤った答案では、まず断層面を色鉛筆などでなぞり、その面に接する上側を指せるかを確かめます。左右反転した図でも同じ操作ができれば、紙の左右から離れて位置を考えられます。上盤は正しいのに種類を誤った場合は、対応する境界の両端を結んで、上盤の相対的な上下を言葉にしてみます。

個別指導で確かめるなら、答えの名称を聞くだけでなく、面、対応する境界、比較する側の順に図を指して説明してもらいます。横ずれでは、どちら側から反対側を見ているかも確かめます。線が途中で切れる図と曲がり続ける図を描き分け、根拠の文に戻せると、断層と褶曲の違いが答案に残ります。