二か所の柱状図で、火山灰の層がどちらも地表から10mの深さにありました。それだけで、同じ高さにあると言ってよいでしょうか。片方が丘の上、もう片方が低地なら、基準となる地表の高さが違います。
中学入試の地層の問題では、柱状図の上端をそろえる前に、地点ごとの標高を見ます。この記事は地層の新旧そのものではなく、深さの情報を共通の高さへ直し、離れた地点の境界を比較する練習です。
深さと標高では、0の位置が違う
深さ0mは、それぞれの地点の地表です。一方、標高は共通の基準面からの高さを表します。標高80mの地点で、地表から12m下にある境界の標高は80−12＝68mです。
標高は上へ行くほど大きく、深さは地表から下へ進むほど大きくなります。柱状図に深さの数字が下向きに並んでいるからといって、標高も下向きに増えるわけではありません。二種類のものさしを、一枚の図で混ぜないでください。
同じ火山灰の層を追う場合にも、層の上面どうしを比べるのか、下面どうしを比べるのかを統一します。厚い層の上面と下面を取り混ぜれば、正しく引き算をしても高さに差が生まれてしまいます。
地表を階段状に置き直す
柱状図Aの地表が標高80m、Bの地表が70mなら、共通の標高軸の上ではAの上端をBより10m高く描きます。そのうえで、各地点の地表から深さの分だけ下へ境界を置きます。
Aの深さ12mと、Bの深さ2mは、どちらも標高68mになります。深さだけなら10mの差がありますが、標高へ直すと差はありません。これが、柱状図を比較するときに地表をそろえてはいけない理由です。
ただし二点の標高が同じだけで、広い範囲全体が水平だとは言い切れません。二点を結ぶ方向では高さが変わらなくても、それと直角の方向に傾く可能性があるからです。問題が「水平な地層」と指定しているか、複数の地点を示しているかも読みます。
同じ種類の岩石なら、必ず同じ層？
砂の層は、別の時代にも繰り返しできます。「砂岩だから同じ層」とすぐにつなぐのは不十分です。目印となる火山灰、含まれる化石、上下の層の並びなどを組み合わせて、対応する層を確かめます。
ここでの例題は「同じ火山灰層の上面である」と条件を与えます。その同定を済ませたうえで、高さの計算に進みます。計算が合ったことを、同じ層だと証明する根拠へ逆に使わないようにしてください。
つなぐ位置を、上面か中心かで統一する
同じ火山灰層でも厚さがあるため、上面、中心、下面は異なる高さです。Aでは上面、Bでは下面を測った数値を結ぶと、地層の傾きに厚さの違いまで混ぜてしまいます。『同じ層』を選ぶだけでなく、『その層のどの面』を選ぶかもそろえる必要があります。
学習用の記録でAの上面が標高70m、下面が68m、Bの上面が70m、下面が67mだったとします。上面同士なら高低差は0m、下面同士ならBが1m低くなります。Aの上面70mとBの下面67mを比べた3mを、そのまま同じ境界の高低差とはできません。層の厚さが場所によって変わる模型では、上面と下面の傾きも一致するとは限らないのです。
計算欄には『地表の標高−上面までの深さ＝上面の標高』と、面の名前を残します。引き算の数値が合っているのに答えが食い違うときは、どこを測っているかを見直してください。基準の高さと、測る対象の面。この二つがそろって初めて、離れた柱を同じ図の上で比べられます。
例題1：深い方が低いとは限らない
A地点の地表は標高92mで、同じ火山灰層の上面は地表から18m下です。B地点の地表は標高81mで、その上面は7m下です。二地点で上面の標高に差はありますか。
答え・解説： どちらも74mで、差はありません。Aは92−18＝74m、Bは81−7＝74mです。18mと7mを直接比べるとAの方が低いと考えそうですが、Aの地表そのものが11m高くなっています。
この二点だけから、地層がどの方向にも水平だと断定することはできません。答える範囲が「二地点の高さの比較」であることを押さえます。図を描くなら共通の標高74mの位置に、二つの点を横に置きます。
例題2：傾きが同じ割合で続く場合
東西に並ぶAとBの間は400mです。同じ地層の上面はAで標高72m、東のBで標高64mでした。地層がこの方向に同じ割合で下がり続けるとします。Bからさらに東へ200m離れたCで、上面の標高と地表からの深さを求めましょう。Cの地表は標高75mです。
答え・解説： 上面は標高60m、深さは15mです。400m進むと72−64＝8m下がるので、その半分の200mでは4m下がります。Cの上面は64−4＝60m。地表75mからは75−60＝15m下にあります。
標高60mを、そのまま深さ60mと答えないようにしましょう。求められた量の基準が途中で変わっています。まず地層の標高を求め、次にその地点の地表から引く、という二段階です。
傾きを表す数字の単位にも注意
地図に示された距離がcmなら、縮尺を使って実際の水平距離へ直します。標高の差がmなのに、地図上のcmとそのまま比を取ると、傾きの大きさが変わってしまいます。横方向と縦方向で同じ単位にそろえる必要があります。
ただし図の縦軸だけが強調されている場合は、見た目の傾斜角を分度器で測っても実際の傾きになりません。地層の断面図には、見やすさのために高さを拡大したものがあります。数値を使う計算と、図の角度を直接測る作業は区別してください。
地層の問題を解き直すときは、地点名・地表標高・境界の深さ・境界の標高の四列に整理します。最後の列がそろって初めて、離れた地点を同じ基準で比べられます。
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