高校地学基礎 地層の新旧—重なりと貫入の関係から出来事を並べる｜武蔵野個別指導塾

岩脈を切る断層や不整合面を手掛かりに、前後関係を一つずつつないで読み解く地層の新旧です。

よくあるのは、断層に切られた岩脈の順を高校生が逆にする場面です。断層も岩脈も地層を横切るため、目立つ線を先に選ぶだけでは順序が決まりません。切るためには、切られるものが先に存在している必要があります。断面の形を見て、この関係を一組ずつ言葉にしましょう。学校の範囲表と授業ノート、ワーク、小テストの該当箇所を開き、どの用語と図が範囲に入るかを先に確かめてください。

答案で求められる順序

出方の1つは、逆転していない地層の上下から、堆積した順を答える問題です。地層の名前を上から書き写すのではなく、古い順か新しい順かという指示を読みます。下にある層から上にある層へ順に堆積したと考えるのが基本です。ただし、地層が逆転していないという条件が必要です。

もう1つは、岩脈や断層が何を切っているかを見て、堆積以外の出来事も並べる問題です。切る関係を矢印にすると、地層ができた時点と、後から生じた出来事を同じ列に置けます。途中までしか伸びない線や、ずれた岩脈の両側を見落とさないことが重要です。

さらに、不整合面の上下を読み、堆積の中断や侵食を含めて説明する問題があります。傾いた古い地層が侵食され、その面を新しい地層が覆うなら、傾動と侵食を上の地層の堆積より前に置きます。断面に示されない出来事を勝手に加えず、根拠のある順序と決められない順序を区別します。

層と境界に残る手掛かり

地層累重の法則は、地層が逆転していなければ、重なる地層の下のものほど古いという考えです。下の層ができた後に、その上へ新しい堆積物が重なります。上に見えるものが必ず新しいと覚えるのではなく、逆転の有無と、比べるものが堆積した地層かを確かめます。

岩脈は、地下の割れ目などにマグマが入り込み、固まってできた板状の岩体です。これを貫入といいます。岩脈が地層を切っていれば、切られた地層は貫入より前にできています。岩脈が届いていない地層については、届かない理由が図や条件に示されない限り、それだけで前後を決められません。

断層は、岩石に割れ目ができ、その面に沿って両側がずれたものです。地層だけでなく岩脈も断層によって切られ、ずれることがあります。その場合、岩脈の形成後に断層のずれが起きたと読めます。線が交わって見えるだけの図で、どちらがどちらを切るかが示されていないときは、交点の形や対応する部分を確認します。

図1のように、下から上へ重なった層と、それを切る岩脈を別の規則で読みます。これは関係を示す模式図で、実際の厚さや傾きを表す縮尺図ではありません。

図1では下の層が上の層より古く、両方を切る岩脈は両層より新しいと判断します。重なりと貫入を混ぜずに矢印をつなげれば、堆積から貫入までを並べられます。

不整合は、地層の堆積がいったん中断し、侵食などを受けた面の上に、再び地層が堆積してできる関係です。その境界を不整合面といいます。たとえば下の地層が傾き、削られた面を水平な地層が覆う場合、下の地層の堆積、傾動、侵食、上の地層の堆積の順が読み取れます。不整合面は一枚の地層の名前ではなく、過去の時間の抜けを含む境界です。

基本例題：切る相手から列を作る

次は練習用に作った断面です。地層A、Bは逆転しておらず、Aの上にBが堆積しています。岩脈CはAとBを貫き、断層DはA、Bと岩脈Cを切ってずらしています。図2はこの関係を示す模式図です。Aの堆積、Bの堆積、Cの貫入、Dの断層運動を古い順に並べ、それぞれの判断の根拠を述べてください。

図2のように、まず地層同士を比べます。AはBの下にあり、逆転していません。したがってAの堆積が先で、その後にBが堆積しました。

Aの堆積 → Bの堆積

次にCの両端をたどります。CはAとBを貫いているので、貫入の前にAもBも存在していました。Bより後にCを置きます。

Aの堆積 → Bの堆積 → Cの貫入

最後に断層Dと岩脈Cの交わる部分を見ます。Cの両側がDに沿ってずれているため、CができてからDの運動が起こりました。DはAとBも切るので、両層より後という条件とも一致します。

Aの堆積 → Bの堆積 → Cの貫入 → Dの断層運動

これが古い順の答えです。答えを断面に戻すと、先に重なったAとBをCが貫き、その3つを後のDが切る形になります。逆にDをCより先に置くと、後にできたCがDによってずれている理由を、この条件では説明できません。新しい順を求められた場合は、完成した列を逆から読みます。新しい順という言葉だけで、途中の一組ごとの前後関係まで逆に考えないようにします。

不整合をはさむときの分かれ目

別の自作例を考えます。逆転していない地層Eの上にFが堆積しました。その後、EとFはともに傾き、侵食を受けました。侵食面の上には水平な地層Gが堆積しています。岩脈HはEとFを貫き、上端が侵食面で切られています。GはHにも侵食面にも重なります。EとFの堆積、Hの貫入、傾動、侵食、Gの堆積について、古い順に確実に決められる関係と、決められない関係を答えてください。

EとFは逆転していないため、Eの堆積が先、Fの堆積が後です。Hは両層を貫くため、Fの堆積より後です。Hの上端が侵食面で切られるので、Hの貫入は侵食より前です。傾動も、傾いたEとFが削られていることから侵食より前です。侵食面を覆うGは侵食より後に堆積しました。

ここで、Hの貫入と傾動のどちらが先かには注意します。Hが傾動の前に貫入して一緒に傾いたのか、傾動の後に貫入したのかを、この条件は指定していません。したがって確実な関係は、Eの堆積 → Fの堆積の後、Hの貫入と傾動がそれぞれ侵食より前にあり、侵食 → Gの堆積と続くことです。Hと傾動の間には順序を決める矢印を入れません。

たとえば追加条件として、Hが傾動によってEとFとともに傾いたと与えられれば、貫入は傾動より前です。一方、傾動後にHが貫入したと与えられれば、その順は逆になります。どちらも元の条件に矛盾しないので、もとの問題だけから一列に断定すると、資料にない情報を加えたことになります。侵食面がHを切るという事実は、Hと侵食の順を決めますが、Hと傾動の順までは決めません。

誤答を根拠に戻して直す

基本例題で「断層Dの後に岩脈Cが貫入した」と答える誤りを考えます。原因は、断層も岩脈も斜めの線として扱い、どちらがずれているかを見ずに順をつけることです。図3のように、ずれた岩脈の両側を対応させると、断層が岩脈を切ったことが読み取れます。

図3では岩脈Cが断層Dで切られています。修正するときは「Cが先」と答えだけを直すのではなく、「Cができた後にDがCを切ってずらした」と、対象と働きを文章にします。矢印はC → Dです。線の長さや図の左右から新旧を決めないようにします。

別の誤りは、不整合面を見て「上の地層の堆積後に下の地層が侵食された」とすることです。上の地層が侵食面を覆うなら、その面は上の地層の堆積前に存在します。削られた面を指でたどり、その面を覆う層と削られた層を別々に示すと、侵食の位置を直せます。

また、岩脈がある層を切っていないことを見て、その層が必ず岩脈より新しいとするのも危険です。岩脈がその場所まで達しなかった可能性が残るからです。岩脈の上端が侵食面で切られ、その面を層が覆うなどの追加の根拠があれば判断できます。資料が途中で切れていたり、線の交差が不鮮明だったりする場合も、見えない部分を補って断定せず、どの情報が不足するかを答えに書きます。

途中で手掛かりが足りなくなったら

複数の出来事を並べるときは、最初から全体を見て順番を推測する必要はありません。まず地層同士の上下、次に岩脈が貫く相手、最後に断層が切る相手というように、関係のある2つずつを取り出します。それぞれに古いものから新しいものへの矢印を引き、同じ出来事を接点にして矢印をつなぎます。つながらない部分があれば、その間の順を決める情報があるか探します。

図が端で切れている場合、見えていない範囲で岩脈と断層が交差しているかもしれません。しかし、あり得る形が複数あるなら、それぞれが同じ順を示すとは限りません。見えた範囲で両方が地層を切っていることと、互いのどちらが先かという問いは別です。設問の条件に「断層が岩脈をずらす」と書かれていればその文章を根拠に使い、書かれていなければ順序を保留します。

また、断層で地層の高さがずれた図では、同じ地層の対応を色や模様、層の重なりから追います。左右の高さを直接比べて、低い側の層をいつも古いと判定することはできません。比較すべき地層を対応させたうえで、その地層の堆積と断層運動の関係を考えます。問題に必要な境界が判別できない場合は、勝手に線をつなぐのでなく、対応を決める情報が必要だと伝えます。

不整合の問題でも、境界の形だけで、示されていない出来事の細かな順番を決めないことが大切です。下の層が堆積し、侵食面が生じ、上の層が重なったという大きな順序と、下の層の内部で起こった出来事同士の順序は、別々に点検します。途中の関係が不足しても、そこで答案全体を放棄せず、確実に言える部分までを根拠とともに書けます。

自分で並べる練習

以下はすべて自作の条件です。地層は逆転していないものとします。出来事を並べる問題は、古い順に記号を書き、理由を短く添えてください。

1. 地層Jの上にK、さらにその上にLが堆積しました。3層の堆積の順を答えてください。
2. 地層Mの上にNが堆積し、岩脈Pが両層を貫いています。その後、断層QがM、N、Pを切ってずらしました。4つの出来事を並べてください。
3. 地層Rの上にSが堆積し、両層が傾いて侵食されました。その侵食面を地層Tが覆っています。RとSの堆積、傾動、侵食、Tの堆積を並べてください。
4. 地層Uの上にVが堆積しています。岩脈WはUとVを貫き、断層XもUとVを切っています。WとXの交差部分は資料の外にあり、両者の前後を示す他の条件はありません。UとVの堆積、Wの貫入、Xの運動について、確実な前後関係と決められない関係を答えてください。

練習の答えと確かめ方

1. J → K → Lです。逆転していない地層では下のJから堆積し、その上にK、さらにLが重なります。答えを元の断面に戻すと、Jの上にK、その上にLとなり、条件の上下と一致します。Lから書いた列は新しい順なので、指定された古い順にはなりません。

2. M → N → P → Qです。Mの上にNがあるため、Mが先です。PはMとNの両方を貫くのでNより後です。QはPを切ってずらすためPより後になります。順に戻して確かめると、MとNが存在してからPが貫入し、その後でQが3つを切れます。QをPより前にすると、条件にあるPのずれを説明できません。

3. Rの堆積 → Sの堆積 → 傾動 → 侵食 → Tの堆積です。RとSの上下から堆積順を決め、両層が傾いた後に侵食されたという条件を続けます。Tは侵食面を覆うため最後です。答えを場面に戻せば、傾いたRとSの切られた面の上にTが重なるので、与えられた関係と合います。傾動と侵食を入れ替えると、傾いた両層が侵食されたという条件に合いません。

4. Uの堆積 → Vの堆積の後に、Wの貫入とXの運動がそれぞれ起こったことまでは確実です。WとXの前後は決められません。両方ともUとVを切るため、どちらも両層より新しい一方、両者が互いを切る関係は与えられていません。Wを先、Xを後に置く場合と、Xを先、Wを後に置く場合を元の条件に戻すと、いずれもUとVを切るという条件を満たします。断定するには交差部分などの追加情報が必要です。

手元に残す要点

地層の上下は逆転の有無を確かめて読む。
切られるものを先、切る出来事を後に置く。
不整合面では傾動や侵食と上の堆積を分ける。
根拠が結ばない出来事の前後は決めない。

どこで順番が途切れたか

答案の最初の矢印が逆なら、古い順という指示と地層の上下を照合します。岩脈と断層の位置で止まるなら、線をなぞり、どちらが切られてずれているかを説明してみます。不整合の前後で迷うときは、削られた面とそれを覆う層を別の記号で示します。

個別指導で確認する際は、完成した答えだけでなく、各矢印に対応する観察を書けるかを確かめます。判断できない組を無理に並べた場合は、追加すれば順を決められる情報を言葉にします。地層の新旧は、見えた関係の一つひとつから組み立てられます。