地層と地球の歴史の問題
ある地域に、凝灰岩の鍵層 K が分布している。鍵層 K は断層やしゅう曲のない平面状の地層で、走向は南北であり、東へ一定の角度で傾斜している。
地点 A(標高 )の露頭では、鍵層 K の上面が地表に現れていた。
地点 B は地点 A から水平距離で東へ 、北へ の位置にあり、標高は である。地点 B で鉛直にボーリングを行ったところ、地表から深さ で鍵層 K の上面に達した。
地点 C は地点 A から水平距離で東へ 、南へ の位置にあり、標高は である。地点 C で鉛直にボーリングを行うとき、地表から何 m の深さで鍵層 K の上面に達するか。整数で求めよ。
この問題で使うもの
- 複数地点の観測からの地層の傾きの決定(説明と入口の問題)
- 走向・傾斜と地層の深さ(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(24 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
走向が南北の地層では、南北方向に移動しても地層の上面の標高は変わりません。東西方向の移動だけを考えましょう。
ヒント 2
地点 A と地点 B での鍵層 K の上面の「標高」を求め、東へ 進むごとに上面が何 m 下がるかを求めます。
ヒント 3
地点 B での上面の標高は です。A との標高差 が東へ の移動で生じるので、東へ 進むごとに 下がります。これを使って地点 C での上面の標高を求めましょう。
答えと解説
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解説を読む
走向と高さの関係
鍵層 K の走向は南北である。走向とは、地層の面と水平面が交わる線の方向なので、地層の上面は南北方向に進んでも標高が変わらない。東へ進むと、一定の割合で上面の標高が下がる。
傾斜の割合を求める
地点 A では、上面の標高は地表と同じ である。
地点 B では、地表の標高 から 下で上面に達した。よって上面の標高は
である。
A から B へは東へ 、北へ 進んでいる。北への移動では上面の標高は変わらないので、標高の差は東へ 進んだことだけによる。標高の差は
なので、東へ 進むごとに上面は
ずつ低くなる(傾斜角を とすると )。
地点 C での上面の標高
A から C へは東へ 、南へ 進んでいる。南への移動では上面の標高は変わらないので、C での上面の標高は
である。
深さ
地点 C の地表の標高は なので、上面までの深さは
となる。
よって答えは である。
別解
鍵層 K の走向は南北なので、K の上面の標高は東西方向の位置だけで決まり、南北方向には変わらない。地点 A から東へ の位置での K 上面の標高は と表せる( は東へ進むときの下がり方の割合)。
地点 B は A から東へ の位置にある(北へ は走向方向なので関係しない)。B の地表標高は 、K 上面までの深さは なので、B での K 上面の標高は である。
よって より となる。つまり東へ 進むごとに K 上面は 下がる(傾斜角 は )。
地点 C は A から東へ の位置にある(南へ は関係しない)。C での K 上面の標高は である。C の地表標高は なので、K 上面に達する深さは となる。
検算として、B と C の東西距離の差は なので、K 上面は 下がり、 となる。これは上の値と一致する。