厚い地層と薄い地層を並べると、厚い方が長い時間をかけてできたように見えます。でも、土砂が積もる速さが違えば、その順序は入れ替わります。厚さは残っている物質の量に関わる情報で、そのまま時間の目盛りにはなりません。中学入試の資料問題では、どんな速さで積もったかという条件を一緒に読みます。
同じ厚さでも、できる時間は違う
1年に1mmずつ積もる場所では、10mmに10年かかります。1年に0.1mmなら、同じ10mmに100年かかります。単純な模型では、厚さを1年当たりの堆積の厚さで割ると、積もっていた時間が求められます。距離を速さで割る計算と似ていますが、ここで進んでいるのは地層の厚さです。
実際の地層では、堆積の速さは一定とは限らず、後から押し固められて薄くなることも、削られることもあります。以下の例題は、その区間では速さが一定で、圧縮や侵食を無視できると指定した計算用の模型です。現地の地層の厚さだけを測って、同じ数値で年代を決められるという意味ではありません。
cmとmmのまま割らない
地層の厚さがcm、堆積の速さがmm毎年で示されることがあります。6cmなら60mmに直します。6を0.2で割ると30になりますが、その計算では単位がそろっていません。60mm÷0.2mm毎年＝300年です。数字が小さい速さほど、同じ厚さを作るのに長い時間が必要になります。
表には、観察した厚さ、単位をそろえた厚さ、1年当たりの厚さ、求めた年数の四列を作るとよいでしょう。初めに単位を書いておけば、小数を割る計算だけに集中して桁を失うのを防げます。答えが厚い薄いの印象と違っても、すぐ誤りとは限りません。速さの違いを確かめてから判断します。
一度積もってから削られた分は、現在の厚さに残らない
一定の速さで10cm積もった後、上の3cmが削られた模型を考えます。現在見える厚さは7cmですが、最初から7cmだけ積もった場合と同じ経緯ではありません。現在の厚さを堆積速度で割るときは、後から失われた量がないという条件を使っているかを確かめます。
1年に1mm積もったという設定なら、10cmの堆積に100年かかります。削られた後の7cmだけを使って70年と答えると、失われた3cmに対応する堆積の時間を数えていません。さらに、削られるのに何年かかったかは、侵食の速度などの資料がなければ求められません。100年へ勝手な年数を足すことも避けます。
厚さの図へ『積もった量』『削られた量』『今残る量』を書き分け、その下に時間の帯を別に描くと整理できます。圧密で厚さが変わらないという条件も、簡単な計算模型では重要です。厚さから時間を求める式を使う前に、今の寸法がどの段階のものかを説明できるようにしましょう。
例題1｜薄い層の方が長くかかる場合
地層Aの厚さは6cmで、1年に0.2mmずつ積もったとします。地層Bの厚さは10cmで、1年に1mmずつ積もりました。各地層が堆積していた時間は何年ですか。どちらが長いでしょう。
答え・解説： Aは60÷0.2＝300年、Bは100÷1＝100年です。薄いAの方が3倍長くかかっています。Aの堆積の速さはBの5分の1なので、厚さが小さくても時間は長くなります。Aの時間に速さを掛け直すと300×0.2＝60mmで、6cmへ戻ります。
この300年と100年は、それぞれの層が積もっていた長さです。現在から何年前にできたかという年代を答えているのではありません。地層Aが地層Bより古いかどうかも、二つの数値だけでは分かりません。上下の関係や、両者を対応させる別の証拠が必要です。形成にかかった時間と、形成した時期を区別しましょう。
例題2｜積もらなかった時間も含める
下の層8cmは1年に0.4mmずつ積もりました。その後50年間は堆積がなく、削られることもありませんでした。続いて上の層6cmが、1年に0.3mmずつ積もりました。下の層が積もり始めてから、上の層が積もり終わるまでの時間は何年ですか。
答え・解説： 下の層は80÷0.4＝200年、上の層は60÷0.3＝200年です。堆積していた時間の合計は400年ですが、途中に50年の休止があります。全経過時間は200＋50＋200＝450年です。堆積が止まっていても、時間まで止まったわけではありません。
二つの層を合わせた14cmを、どちらか一方の速さで割る方法は使えません。区間ごとに速さが違い、さらに厚さを増やさない時間もあるからです。時間の帯を三つに分け、下の層、休止、上の層と順に置くと、厚さの図には見えない50年間が整理できます。この記事の図も、地層の厚さと時間の帯を別々に表示しています。
空白の時間は、厚さだけから決められない
例題2の50年は問題から与えられた情報です。二つの地層が接していることだけを見て、その間が50年と決めることはできません。堆積しなかった時期や侵食で失われた記録を考えるときは、化石、年代の手掛かり、地層の構造などを組み合わせて調べます。空白がある可能性と、空白の正確な長さが分かることは別です。
短い出来事で厚く積もる層もあれば、ゆっくり薄く積もる層もあります。地層が本のページのように同じ時間間隔で並んでいるとは限りません。入試で「厚いから長い」と説明したくなったら、速さを同じとしてよい根拠があるかを一度止まって確認してください。厚さから時間へ進むための橋渡しが、堆積速度と休止の情報です。