一つの地層の中で、下の粗い粒から上の細かい粒へと変わる構造があります。正常級化と呼ばれる、この粒の変化は、粒を運ぶ流れが弱まり、粗い粒が先に、細かい粒が後から堆積した経過を読む手掛かりになります。ただし、全ての地層が必ずこの順序になるという規則ではありません。
地層の図を見ると「上ほど新しい」とすぐ言いたくなりますが、まず一枚の層の境界を見つけましょう。一回の堆積の中で粒が変わることと、別の時に積もった複数の地層を比べることは、読み取る範囲が違います。粒の並びを読む小さな枠と、層全体を見る大きな枠を描くと整理しやすくなります。
粒の大きさは、沈む順序の手掛かり
同じ材質で似た形の粒を水中に混ぜた模型では、粗い粒と細かい粒で沈みやすさが異なります。粗い粒が先に下へたまり、その上に細かい粒が重なる様子を考えられます。ただし、材質や密度、形が違えば、大きさだけで沈む速さを並べられない場合があります。
軽石の粒と鉄の粒を混ぜて、大きい順に必ず底へ並ぶと予想するのは適切ではありません。自然の堆積には流れの強さ、粒どうしの相互作用、材料の供給なども関わります。ここで使う模型は、正常級化の意味を考えるために条件を絞ったものです。
細かくなる方向と、現在の上を分ける
地層は堆積した後に傾いたり、褶曲したりすることがあります。正常級化だと確認された一枚の層なら、粗い側から細かい側へ向かう方向が、堆積した当時の上を知る手掛かりになります。いま見ている図の紙面の上が、必ず当時の上とは限りません。
ただし、「上へ粗くなるから必ず逆さ」と単独の特徴で決めるのも早すぎます。逆級化など別の堆積構造もあるからです。問題で正常級化だと指定されているか、周囲の構造も整合するかを確かめます。名前の条件を落として、どんな写真にも同じ判定を当てはめないでください。
上から下へ細かくなるなら、まず模型の条件を確かめる
正常級化を示す一枚の層だと指定され、その内部が図の上ほど粗く、下ほど細かくなっているとします。粒の並びが保たれているという条件なら、細かい側である図の下が堆積当時の上です。現在の図の上下と、積もったときの上下が逆になった可能性を読む場面です。
ただし、粒が細かくなる方は自然界でいつでも上、と丸暗記してはいけません。ここで使った根拠は『正常級化』『一枚の層』『後から乱されていない』という指定の組合せです。複数の層をまたいだ粗い・細かいの違いを一枚の級化と誤認すれば、上下の判定も変わってしまいます。
まず層の境界を囲み、その内側だけで粒の変化を追います。判断した向きには『昔の上』と書き、用紙の上や現在の地表と区別します。この一言を添えると、地層が横倒しでも逆転していても、何の向きを答えているかが明確になります。年代や回転の角度まで求めるには、さらに別の資料が必要です。
例題1：横向きになった地層の上下
図の左右に伸びる一枚の層が、左側ほど粗く、右側ほど細かくなっています。この層は正常級化を示し、粒の順序は後からかき乱されていないとします。堆積当時の上に当たるのは、図の左右どちらですか。
答え・解説： 右側です。粗い側から細かい側へ向かう向きが、ここでは堆積当時の上です。紙面の上に矢印を描くのではなく、左から右へ矢印を描きます。図の向きを変えても、粒の並びに基づく関係は変わりません。
この図だけでは、地層が何度回転したかや、何年前に積もったかは分かりません。求めたのは当時の上下です。方向の判断と年代の決定を混ぜないよう、答えの末尾に「堆積当時の上」と言葉を添えるとよいでしょう。
例題2：三つのまとまりを一つと読まない
粗い粒から細かい粒へ変わる厚さ8cmの層、同じ順序で厚さ5cmの層、同じ順序で厚さ7cmの層が、明瞭な境界を挟んで重なっています。模型では各層を別の堆積のまとまりとします。まとまりは何回分で、合計の厚さは何cmですか。
答え・解説： 3回分で、8＋5＋7＝20cmです。粗い部分と細かい部分をそれぞれ一回と数えて6回にしません。一つのまとまりの中で粒の大きさが変わったという条件を使います。
3回分だから3年間とも言えません。堆積が起きる間隔は示されていないからです。厚さ20cmを20年と読み替えるのも同じ誤りです。「回数」「厚さ」「時間」は別の欄に置き、年代を求めるための条件があるかを確認します。
縞の色だけで粒の変化を決めない
写真で暗い帯と明るい帯が見えても、それだけで細粒・粗粒を確定できるとは限りません。色は構成物質や風化などの影響も受けます。粒の大きさを問うなら、拡大写真や説明文の粒径の記録を確かめます。模式図の点の大小が何を表すかも、凡例で読みます。
一枚の層の上端が削られていたら、細かい部分が残っていない場合があります。欠けた記録を「初めから存在しなかった」と決めないことも大切です。地層の境界が平らに続くのか、下の構造を切っているのかを合わせて見ると、堆積後の出来事を区別できます。
瓶の沈降模型は、水中で粒が分かれることを目で見る助けになりますが、それだけで実際の海底の流れ全体を再現できるわけではありません。似ている部分は粒が分かれる点、異なる部分は流れや材料供給の条件、と言葉で残しておきましょう。模型を使うほど、模型の外の条件も意識できる読み方を目指します。
しゅう曲した地層と、不整合の順序では、積もった後の変化を別に追えます。
同じ層を離れた二地点で比べるとき、粒径の並びが似ているだけで同時に積もったと決めることもできません。正常級化した層は、別々の堆積の機会にもできます。層のつながりを追えるか、特徴的な別の層を目印にできるかなど、対応付けの根拠を加えて考えます。一枚の層の中の順序が分かることと、遠くの層との同時性が分かることを分けておきましょう。