崖の地層・断層・岩脈の形成順序
ある川岸の崖で、地層の観察を行った。下から順に、三葉虫の化石を含む石灰岩層、頁岩層、砂岩層が重なっている。石灰岩層と頁岩層を切る断層があるが、砂岩層は切っていない。さらに、石灰岩層・頁岩層・砂岩層のすべてを切る玄武岩の岩脈がある。断層はこの玄武岩の岩脈を切っていない。最上部には、礫岩層が不整合で重なっている。地層の傾きは小さく、逆転は見られない。石灰岩層の厚さは約2 m、頁岩層は約1 m、砂岩層は約1.5 mである。断層のずれは上下に約0.5 mで、断層面には鏡肌が見られた。玄武岩の岩脈は幅約30 cmで、周囲の地層と接する部分がわずかに変質している。礫岩層の礫は円磨されており、石灰岩や頁岩の礫を含む。三葉虫の化石は石灰岩層の下部から見つかり、保存状態は良好である。周辺には他に火山岩は見られない。観察は複数の生徒で行い、層の境界と断層の位置は巻き尺で測った。崖は高さ約8 mで、上部は風化しているが、下部は新鮮である。砂岩層の上面には波紋の化石が見られる。石灰岩層からはサンゴの化石も少量見つかった。
1. 石灰岩層、頁岩層、砂岩層、断層、玄武岩の岩脈、礫岩層の形成順序を古い順に並べよ。
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古い順に、石灰岩層 → 頁岩層 → 断層 → 砂岩層 → 玄武岩の岩脈 → 礫岩層。理由は次の通り。下位の石灰岩・頁岩を断層が切っているので、断層は両層より新しい。断層は砂岩層を切っていないので、断層の後、砂岩層が堆積した。岩脈は三層すべてを切るので砂岩層より新しい。断層は岩脈を切っていないので、断層は岩脈より古い。礫岩層は最上部に不整合で重なるので最も新しい。
2. 断層が砂岩層を切っていないという観察から、断層の形成時期についてどのようなことが言えるか。
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断層が砂岩層を切っていないということは、断層の活動が砂岩層の堆積より前に終わっていたことを示す。もし断層が砂岩層の堆積後にも動いていれば、砂岩層も切っているはずである。したがって、断層の形成は頁岩層の堆積後、砂岩層の堆積前となる。ただし、断層が砂岩層の堆積後に再活動していないとは限らないが、少なくとも主要な活動は砂岩層より前である。
3. 石灰岩層から三葉虫の化石が見つかることから、この地層の堆積環境について何が推定できるか。
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三葉虫は古生代の海に生息した節足動物で、石灰岩は浅い暖かい海で沈殿・堆積することが多い。したがって、この石灰岩層は当時、浅い海の環境で堆積したと推定できる。また、三葉虫の化石が保存されていることから、死後すぐに埋没して分解されにくい環境だったと考えられる。サンゴの化石も見つかっていることから、暖かく浅い海の環境であった可能性が高い。