中学受験理科講座　大地の変化（1）

大地の変化（1）　解説動画

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流れる水のはたらき

流水の3作用

Haru_You

土で作った山の上から水を流したら、水が土を崩して押し流すのは小学校でも実験したんじゃないかな。

山の下では、崩れて流れてきた土がたまって水をせき止めちゃうんだよね。

はるか

Haru_You

水が、土砂を削って運んで積もらせる、このはたらきを流水の3作用というんだ。
専門用語で、削ることを「しん食」（侵食）、運ぶことを「運ぱん」（運搬）、積もらせるのを「たい積」（堆積）というので、しっかり覚えておいてね。

水が多ければそのはたらきは大きくなるの？

はるか

Haru_You

しん食と運ぱんは、水が多いほうが大きくなるけど、たい積は、水が少ないほうが大きくなるからね。
だって、運ぱんとたい積ってちょうど反対のはたらきだからね。

3種類の土砂のつぶ

Haru_You

この流水のはたらきが、地形を作っているんだ。
火山活動でできた山の岩石が長い時間をかけて風化して、岩から小石や砂、泥になって、流水に流されて平地の土や砂浜を作ったんだよ。

砂と土って何が違うの？

はるか

Haru_You

土っていうのは砂や泥など、さまざまな大きさの岩石の粒に、植物や微生物などが含まれたもののことだね。
岩石の粒の大きさには3種類あって、大きいものをれき（礫）、中くらいのものを砂、小さいものを泥というんだ。
れきが直径2mm以上、泥が0.06mm以下って細かい数字は覚えなくていいよ。

大きさの違いなのか。
砂のほうが細かくてさらさらしてて、泥がべちゃっとした大きなかたまりってイメージだけどな。

はるか

Haru_You

砂の粒は目に見えるからね。
泥の粒は目に見えない大きさだから、水と混ざると大きなかたまりに感じられるんだよ。
ちなみに、粘土っていうのも泥の一種だね。

川が作る地形

川の流れと深さ・速さ

Haru_You

川はその流れかたによって、深さや速さが異なるんだ。
まず、まっすぐ流れている川では、中央部の流れが速く、川岸近くの流れが遅くなる。

だから川遊びのときに気をつけるように言われるよね。

はるか

Haru_You

それは、中央部が急に深くなるからだね。
流れが速くなればしん食のはたらきが大きくなるから、川は中央部のほうが深くなるんだ。
運ぱんのはたらきも大きいから、大きな石が流されてきてるしね。

川が曲がっているところではどうなるの？

はるか

Haru_You

カーブの外側は流れが速く、カーブの内側は流れがゆっくりになるね。

そしたら、外側が深くなって内側が浅くなるんだね。

はるか

Haru_You

まっすぐなところより速さの差が大きいから、深さの違いだけじゃなくって地形も変わるんだ。
カーブの外側は、川岸が削られるから崖になって、カーブの内側では石がたい積して川原をつくるんだ。

上流〜中流でできる地形

Haru_You

川の上流は山の中にあって流れが速い場所が多いから、上流に特有の「V字谷」という地形ができるんだ。
読み方は「ブイじこく」だけど、「ブイじだに」のほうが通じやすいかもね。

川が山を削って険しい谷と崖になってるとこだよね。
長瀞のライン下りとか、会津の塔のへつりとか観光地になってるよね。

はるか

Haru_You

また、川が山地から平地にでるところではそれまで速かった流れが急に遅くなるから、土砂がたい積して流れをせき止め、流路が変わってしまうことを繰り返してきたんだ。
山を背に、平地の中でおうぎ形状のあちこちに流れを変えながら土砂をたい積させてできた地形が扇状地だね。

扇状地は地理でも習うよね、甲府盆地とか。

はるか

Haru_You

扇状地は上流を流れてきた大きめの土砂がたい積した土地だから、すぐに水が抜けちゃう「水はけがよい」土地なんだ。
だから水田には向いてなくって、果樹園として利用されるんだよ。

中流〜下流でできる地形

Haru_You

川の中流では、広い平野の中を川が曲がりくねって流れる「蛇行」という部分ができる川もあるね。

信濃川とか利根川とか、あんまりまっすぐじゃないもんね。

はるか

Haru_You

で、洪水が起きると蛇行せずにまっすぐ濁流が流れるから、洪水の後で蛇行したカーブの部分が取り残されて「三日月湖」となることがあるんだ。
石狩川はかつて信濃川と同じくらい長い川だったんだけど、人工的に蛇行部を三日月湖に付け替える工事を行った結果、日本で3番目の長さになったんだ。

中流ではもうしん食のはたらきによる地形はできないの？

はるか

Haru_You

川底をしん食して、川底が階段状になっていく「河岸段丘」が見られるね。
河口まで来ると、細かな土砂が海の波で押し返されて、河口の中に島をつくる「三角州」ができるんだ。
広島市なんか、市街地がきれいな三角州してるからね。

三角州は細かい土砂でできているんだったら、水はけが悪くなるってことだよね。

はるか

Haru_You

うん、だから水害被害が出やすいんだ。
でも、逆に言うと「水持ちがいい」ってことなので、水田に向いているから人口の多い町が栄えやすかったんだ。

地層のできかた

地層

Haru_You

れき、砂、泥をペットボトルに水と一緒に入れて混ぜてから放置すると、下かられき、砂、泥の順に分かれて層を作って積もるんだ。

重いほうが下に沈むってことだね。

はるか

Haru_You

うん、これと同じことが海の底でも起こっていて、海の浅いところにはれきが、深いところには泥が積もって層になる。

でも、海の底で層を作ってても見ることはできないよね。

はるか

Haru_You

だけど、大きな地殻変動で海底が隆起したり、気候の変化で海面が低下することで、海底でたい積した層が地上に露出することがある。
その海底でたい積した土砂の層が地上に出て見えているのが、地層なんだ。

地層は地上で見えてても、そこで積もったものじゃなくて、海底で積もったものなんだね。

はるか

Haru_You

うん、土砂や生物の死がいが流水に運ばれてきて積もったものだから、基本的に流水で削られて地層内の岩石の粒は丸くなっているんだ。
ただし、火山灰でできた層は、粒が角張っているんだ。

火山灰は流水に流されてこないで、直接海底で積もるもんね。

はるか

河口からの距離とたい積物

Haru_You

流水によって運ばれてきた土砂は、河口の近くにれきが、中くらいのところに砂が、河口から遠くに泥がたい積するんだ。

河口の近くは浅くて、河口の遠くは深いからだね。

はるか

Haru_You

また、れき層なり砂層なり、1つの層の中では粒が大きいものほど下にたい積する。
これはれき層の上に砂の層ができるって意味じゃなくて、れきの中で粒が大きいものが、れき層の下の方にたい積するって意味だからね。

重いのが下に沈むってことだよね。

はるか

Haru_You

ところが、たまに地層の中で下に小さい粒、上に大きい粒になってるものがあるんだ。
それは、地層が大きな力を受けてひっくり返っちゃった証拠になるから覚えておいて。
その場合、下にある地層ほど新しくて、上に古い地層が積もってることになるんだ。

地層の重なりかたと変化

地層と海の深さ

Haru_You

地層の問題でよく問われるのが、海の深さの変化なんだ。
地殻変動や気候の変化で海の深さが変われば、そこにたい積するものも変わるからね。
逆に、たい積している地層を見て、昔の海の深さの変化を答えればいいんだ。

積もっているのが泥→砂→れきってなってたら、だんだん浅くなっていったってわかるってことか。

はるか

Haru_You

このとき注意するのが、下にある層ほど古い地層、っていうこと。
だから、この問題を考えるときは下から順に見てね。
下から砂→泥→れき、だったら、海面はどうなったってことかわかるかな？

少し深かったのがより深くなったあと、急に浅くなったってことだね。

はるか

Haru_You

正解。
れき＝浅い、砂＝中間、泥＝深い、という関係をしっかり覚えて。

整合と不整合

Haru_You

これまでに図で出してきた地層の例は、みな地層の境目がまっすぐになったものだったね。
このように、地層の境目がまっすぐな状態なのを整合といい、まっすぐな境目を整合面というんだ。

じゃあ、境目がまっすぐにならずにでこぼこしている場合もあるの？

はるか

Haru_You

うん、境目がでこぼこしている状態が不整合で、でこぼこした境目のことを不整合面というんだ。
不整合は海底ではできず、一度陸地になったときにしん食されて、また海底に沈んで上からたい積することでできるんだ。

海底だったらしん食されることはないからでこぼこができないのか。

はるか

Haru_You

うん、だから地層内の不整合面の数は、その地層がかつて地上に現れた回数を示しているんだよ。
たとえば不整合が2ヵ所ある地層が現在地上で見えているなら、地上に出てきたのは過去の2回と合わせて3回目ってことだね。

断層としゅう曲

Haru_You

地層に大きな力が加わると、地層がななめに切れてずれることがある。
その地層のずれを、断層というんだ。

地層がずれるってことは、そのとき地震が起きるってことだよね。

はるか

Haru_You

うん、地殻が破壊されるわけだから、大地震とともに断層ができるし、一度できたずれが再び動いて地震を起こすこともある。
今後再びずれる可能性がある断層を活断層といって、日本列島の下には見つかっているだけで2000以上の活断層があるんだよ。

そしたら、いつ大きな地震が来てもおかしくないわけだ。

はるか

Haru_You

地震の話はまた次回でしようか。
断層には2つのパターンがあって、左右に引っ張られる力で切れて、地面が滑り降りる断層を正断層というんだ。
いっぽう、左右から押しつけて、乗り上がるように切れる断層を逆断層というんだ。

左右から押しつけたら、曲がっちゃったりしないかな？

はるか

Haru_You

うん、ゆっくりと押しつけられるとしゅう曲という、曲がった地層ができるんだ。
ヒマラヤ山脈は、プレート同士の衝突によるしゅう曲で生まれた山脈だね。

ボーリングと地質柱状図

地質柱状図

Haru_You

地層が露出していないところでは、地面に穴をほって地層を調べることになる。
これをボーリング調査というんだけど、それは覚えなくていい。
ボーリングの結果を図にしたものが地質柱状図で、これを読み取る問題がよく出るからね。

A地点では、地表から15m地下までが砂岩で、その下に凝灰岩層があったんだよね。
でも、B地点やC地点は地表が砂岩じゃないし、凝灰岩層の深さも違っているね。

はるか

Haru_You

AとCでは標高が20m違うから、地表の岩石が違くてもおかしくないんだよ。
C地点を20m掘れば、Aの地表と同じ砂岩が見えてくるだろ。

でも、AとBは標高が同じなのに地表の岩石が違うのはなんで？
って、地層が傾いているって書いてあるね。

はるか

地層の傾きを見つける

Haru_You

そこで傾きを見つけるのがこの問題なわけだよ。
BとCは標高が20m違うから、Cを20m掘ればBと同じになるはずだけど、実際にはCを5m掘ればBと同じになってるから、BからCに向けて15m上がっていると考えられるね。

Bの地表面にCの20m地点を合わせてみても、15mずれるね。

はるか

Haru_You

そうやって高さを合わせると、傾きがはっきり見えてくるよ。
同じようにCとDも15mDのほうが上がってるだろ。
だから、東が上になるように傾いているってわかるんだ。

たい積岩の形成

泥岩・砂岩・れき岩

Haru_You

地層は海水や、上に積もった層の重みを受けて押し固められるから、たい積岩という岩石になるんだ。

もともと岩石が風化してれきや砂になったのに、また岩石に戻るんだね。

はるか

Haru_You

同じ岩石でも、火山活動によってできる火成岩とは性質が異なり、たい積岩を顕微鏡でみると粒が丸みを帯びているんだよ。
基本的に、れきはれき岩に、砂は砂岩に、泥は泥岩（デイ岩）というたい積岩になると思っていい。

そのまんまだね。

はるか

Haru_You

ただ、泥岩の一種に頁岩（ケツ岩）というものがあって、これは泥の中に植物の成分が多く含まれたもので、シェールガスという燃料が取り出せるんだ。

昔の植物の成分だから、化石燃料ってことか。

はるか

Haru_You

あと、地下のマグマの熱によって変成した泥岩が粘板岩（ネンバン岩）で、とても固く水を通さないから硯や瓦に使われるんだけど、崖の途中から地下水がしみ出しているところがあったら、その下は粘板岩の可能性が高いんだ。

石灰岩とチャート

Haru_You

また、たい積岩の中には石灰岩のように、生物の死がいでできたものがある。

石灰岩って、石灰石でできてるんじゃないの？

はるか

Haru_You

うん、主成分は石灰石と同じ炭酸カルシウムだけど、石灰岩の由来はサンゴやウミユリ、貝類などの死がいなんだよ。

じゃあ、塩酸かけたら二酸化炭素発生するの？

はるか

Haru_You

うん、石灰岩からも二酸化炭素が発生するね。
石灰岩が熱で変性したのが大理石といって、銀座の三越や伊勢丹で使われてる高級建材なんだけど、これにトイレ用の強酸洗剤かけたらダメだからね。

大理石のテーブルとか、溶けちゃうんだね。

はるか

Haru_You

あと、放散虫というプランクトンの死がいでできたたい積岩がチャート。
これはとても固い岩石で、かつては火打ち石として使われたんだよ。

凝灰岩

Haru_You

あとは、火山灰がたい積してできた凝灰岩（ギョウカイ岩）。
これは火山灰だから、粒が角張っているのが特徴。
あと、広い範囲に同時期に分布するから年代の特定に便利なんだよね。

そっか、同じ噴火で出た火山灰がどこにたい積しているか調べればいいんだもんね。

はるか

Haru_You

ちなみに火山灰は、偏西風の影響で火山の東側に多く飛散するんだよ。
関東ローム層の主成分が、富士山や浅間山の火山灰だね。

化石

示相化石

Haru_You

地層の中に閉じ込められた、過去の生物そのものや、生活の痕跡が化石だね。

恐竜とかマンモスとか、過去の生物がそのままに近い姿で見つかるのがあるよね。

はるか

Haru_You

過去の生物の化石にばっか目が行きがちなんだけど、今も生息している生物の化石も大事なんだよ。
たとえばシジミの化石とか。

シジミなんて味噌汁にいっぱい入ってるじゃん。

はるか

Haru_You

だけど、シジミの化石が出るってことは、その地層の時代は淡水と海水が混ざる汽水域だったってわかるんだ。

そっか、今生きている生物の化石なら、地層の時代がどんな様子だったかわかるんだ。

はるか

Haru_You

こういう、今も生息している生物の化石を示相化石といって、当時の様子を教えてくれる手がかりになるんだよ。
サンゴ、アサリ、ブナなんかがよく挙げられるけど、今生きてるやつなら何でも示相化石になるよ。

示準化石

Haru_You

一方、マンモスのような今は生息していない生物の化石は、示準化石といって、いつの時代のものかを特定する手がかりになるんだ。

そっか、マンモスなら1万年前くらい？

はるか

Haru_You

そう考えられるけど、化石の年代については幅が広すぎるので、「地質時代」を使って表すんだ。
中学受験レベルでは、「古生代」「中生代」「新生代」の3つを覚えればいいよ。

古生代が一番古いんだね。

はるか

Haru_You

古生代の前が先カンブリア時代（原生代）なんだけど、目に見える生物はまだいないからね。
古生代の示準化石が、三葉虫、アノマロカリス、フズリナの3つ。
で、いかにも古代生物って感じのアンモナイトとキョウリュウが中生代の示準化石。
「恐竜戦隊コセイドン」ってヒーローものがあって、それのせいで恐竜は古生代だと子どもの頃思い込んでたんだよね。

チュウセイドンじゃゴロが悪いからねえ。

はるか

Haru_You

新生代の示準化石はビカリアっていう巻き貝とマンモスが代表だね。
また、シーラカンスという古代魚やメタセコイアという古代樹木は、化石の中から発見されてたんだけど、後に現代にもこっそり生き延びているのが見つかって、「生きた化石」と言われているよ。

大地の変化（1）　一問一答演習問題プリント

演習プリントには、Excelファイル版とPDFファイル版があります。
Excelファイル版はリロード・再計算（F8）するたびに数字や配列が変わります。
マクロは使用していませんので、セキュリティ警告はありません。
なお、PDF版では20問の収録ですが、Excel版にはより多くの問題を収録しています。

はるか