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堆積構造と地層の上下判定

級化層理・斜交葉理・リプルマーク(漣痕)・生痕化石などの堆積構造のでき方を説明でき、その形から地層の上下(堆積したときの上位)や流れの向きを判定できる

前提

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  1. 地層と堆積岩・化石 (中学理科 地学分野の用語と知識)
  2. 風化・侵食・運搬・堆積 (高校地学 地層と地球の歴史(知識))

説明

地層の中には、粒の並び方や層の表面の形として、堆積したときのようすが記録されていることがあります。これを堆積構造といい、代表的なものに級化層理・斜交葉理・リプルマーク(漣痕)・生痕化石があります。この技能では、それぞれの堆積構造のでき方を理解し、その形から「どちらが堆積したときの上だったか」や「水がどちら向きに流れていたか」を判定できるようにします。地殻変動で地層が傾いたり、ひっくり返ったり(逆転したり)していても、本来の上下を見分けるときに使います。

なぜそうしてよいのか

堆積構造で上下がわかるのは、どの構造も「重力によって粒は下に沈む」「流れや生物は堆積面(当時の海底や川底の表面)の上ではたらく」という、上下の区別がある条件のもとでできるからです。

級化層理:砂や泥が混ざった水が一度に流れ込むと、大きく重い粒ほど速く沈み、小さく軽い粒ほどゆっくり沈みます。そのため 1 枚の層の中で、下ほど粒が粗く、上ほど粒が細かくなります。粒が細かい側が堆積したときの上です。

斜交葉理:流れによって砂が運ばれると、砂の小さな山の流れの下流側の斜面に、薄い層(葉理)が斜めに積み重なります。その後、次の流れで上の部分が削られ、その上に新しい葉理が積もります。だから葉理は、上の端が上の層にすっぱり切られ、下の端は下の面に寄り添うようになだらかに曲がって接します。切られている側が上、なだらかに接する側が下です。また、葉理が傾き下がっている向きが、流れの下流の向きです。

リプルマーク:堆積面に水の動きでできた波形の模様です。波のように水が行ったり来たりしてできたものは、峰がとがって谷が丸い、左右対称な形になり、とがった峰が上を向いています。一方向の流れでできたものは、上流側がゆるやかで下流側が急な、左右非対称の形になるので、流れの向きがわかります。生痕化石(生物のはい跡や巣穴の跡)も、生物が堆積面の上をはったり、堆積面から下へ穴を掘ったりしてできるので、巣穴の開いている側が上です。

手順

  1. 地層に見られる堆積構造が、級化層理・斜交葉理・リプルマーク・生痕化石のどれかを見分ける

  2. 級化層理なら、1 枚の層の中で粒が細かくなっていく側を堆積したときの上と判定する(粗い側が下)

  3. 斜交葉理なら、葉理が上の層に切られている側を上、下の面になだらかに接している側を下と判定する。葉理が傾き下がる向きを流れの下流の向きとする

  4. リプルマークなら、峰がとがっている側を上と判定する。左右非対称なら、ゆるやかな斜面から急な斜面へ向かう向きを流れの向きとする

  5. 生痕化石(巣穴の跡)なら、穴の開いている側を上と判定する

  6. 判定した上下が、今の地層の上下と一致しているか(逆転していないか)を確かめて答える

例題

ある崖で、地層がほぼ垂直に立っていた。その中の 1 枚の砂岩層を調べると、東側の面の近くには粗い砂や小さなれきが多く、西側に向かうにつれて粒がしだいに細かくなり、西側の面の近くは細かい砂と泥になっていた。この層が堆積したときに上であった側と、この堆積構造の名称の組合せとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア 西側が上 級化層理
イ 東側が上 級化層理
ウ 西側が上 斜交葉理
エ 東側が上 斜交葉理

例題の解答

手順 1:1 枚の層の中で、粒の大きさが一方から他方へしだいに変わっているので、この堆積構造は級化層理である。斜交葉理は、斜めの薄い層が重なった構造なので当てはまらない。

手順 2:級化層理では、大きく重い粒ほど速く沈むので、粗い粒が下、細かい粒が上にたまる。この層では西側ほど粒が細かいので、堆積したときに上であったのは西側である。

手順 6:地層は今は垂直に立っているが、堆積したときには西側が上、東側が下であったとわかる。よって答えはアである。

答え:

ア

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

この技能を使う問題

この技能の次に学べること