黄土は、主に風で運ばれた細かな粒が積もった堆積物です。川の近くにあるから必ず川が運んだ土、黄色いから必ず黄土、と外見だけで決めることはできません。粒の大きさ、層の広がり、運搬源の資料を組み合わせ、どのようにその場所へ届いたかを考えます。
シルトという粒の大きさ
黄土ではシルトと呼ばれる細かな粒が重要です。砂より細かく、粘土より大きい区分として説明されますが、粒径の境目は使う分類によって異なる場合があります。入試資料に粒径区分の表があるなら、その表を優先して使います。色の区分と粒径の区分は別なので、黄色の粒を全て同じ大きさとしないようにします。
風が細粒を持ち上げ、別の場所へ運び、地面に積もるまでにはいくつかの段階があります。空中を漂う黄砂の濃度を測る話と、長い時間をかけて積もった層を読む話では、観測する場所と時間の長さが違います。今日の空が黄色くないことから、その土地に風で運ばれた堆積物がないとはいえません。
運ばれる粒と残る粒
風の強さや地表の状態に応じて、動きやすい粒は変わります。大きい粒が遠くへ同じように飛ぶという単純な模型にはなりません。また、地面が湿って固まっていれば、細かい粒でも容易に飛び立つとは限りません。粒径だけでなく、粒同士のまとまりや地面の被覆も条件になります。
堆積した後には雨や植物、土壌中の変化が作用します。今の層の見た目は、運ばれた瞬間の姿が完全に保存されたものとは限りません。黄土の中に土壌化した層がある資料なら、堆積が続いた期間と、地表で変化した期間を区別して考えます。
例題1 粒径区分の割合
模型の分類では、粘土を0.002mm未満、シルトを0.002mm以上0.05mm未満、砂を0.05mm以上とします。乾燥試料200gのうち、粘土が30g、砂が20gでした。シルトの重さと全体に占める割合を求めなさい。
答え・解説： シルトは200−30−20＝150g、割合は75%です。試料の色の濃さから割合を推測する必要はありません。また、0.05mmちょうどは、この分類では砂です。不等号の境目を見落とすと、同じ粒を二つの区分へ重複して数えてしまいます。
例題2 層の体積と重さ
面積2平方kmの範囲に、平均厚さ0.5mの黄土層があるとします。乾燥した層のかさ密度を一立方mあたり1400kgとして、体積と乾燥重量を求めなさい。空隙を含む層全体の密度を使う模型です。
答え・解説： 2平方kmは2000000平方mなので、体積は1000000立方m。重さは1400000000kg、つまり140万tです。粒そのものの密度を使って空隙を固体とみなすのではありません。長さと面積の単位変換を混同せず、平方kmの変換を先に済ませます。
色だけで運搬源を決めない
黄色や茶色は、鉄を含む成分などの影響で見られますが、それだけでどの場所から来たかは特定できません。離れた場所の粒と鉱物組成を比べる、広い範囲の厚さの変化を調べるなど、別の手掛かりが必要です。似た色を見つけたことと、同じ産地と証明したことは分けます。
粒径の分布が似ていても、風だけが唯一の説明とは限りません。水による再移動が後から加わった可能性もあります。層の構造や地形の情報を含め、複数の証拠が同じ説明を支えるかを考えます。資料が不足する場合は、判定できない部分を残すのが適切です。
厚さから時間を出す条件
一メートルの層だから何年分、と一つの換算を決めることはできません。積もる速さが変わり、途中で削られることもあるからです。問題が一定の堆積速度を与えて初めて、厚さを速さで割る模型計算ができます。実際の年代を求めるには、独立した年代の手掛かりも必要になります。
黄土を読む学習では、空中の粒、地表へ落ちる粒、積もった層を別々の場面として描くと整理できます。どの場面の数字かを明らかにしてから、割合や体積を求めましょう。地学の長い時間の話も、測定対象を丁寧に分ければ、基本的な量の関係から考えられます。
細かい粒が多いことは手掛かりの一つ
砂、シルト、粘土という区分は、ここでは粒の大きさによる区分です。シルトと書かれているだけで、一種類の鉱物からできているとは限りません。同じ大きさの粒の中に異なる鉱物が含まれることがあります。粒径の表と鉱物の組成の表を別々に読む必要があります。
川の堆積物にも細かい粒は含まれるため、シルトが多いという一つの特徴だけから風が運んだと結論するのは不十分です。周囲の地形、層の広がり、粒の特徴、供給源などを組み合わせて説明します。風による堆積という成因と、黄色っぽく見えるという色の観察を一対一に対応させないことが大切です。
粒径別の質量を測る場合、試料全体の質量が違う二地点を比べるなら割合へ直します。一地点は百グラム、もう一地点は二百グラムなら、シルトの質量が多い方が割合も大きいとは限りません。採取量が大きかっただけかもしれないからです。全量に対して何グラムだったかをそろえると、構成の違いを比較できます。
堆積層の体積から質量を計算するときの密度は、粒の間の隙間を含むかさ密度なのか、鉱物自体の密度なのかを読みます。地層全体の体積に、隙間のない鉱物の密度をそのまま掛ければ、空間まで鉱物で埋まっている計算になります。例題で指定した密度が何の密度かを確認し、体積と密度の対象を合わせましょう。風で運ばれる仕組みの話と、堆積後の量の計算をつなぐ際の重要な条件です。