地層の新旧と地震の記録 ― 断層・火成岩の順序と震源距離の判断
Hさんは、川沿いの崖で地層の観察を行った。崖には下から順に、れき岩の層A、砂岩の層B、火山灰の層C、泥岩の層D、火山灰の層Eが見られた。層Bと層Cを切るが層Dは切らない断層Fがあり、層A・B・Cを貫いてマグマが冷えて固まった火成岩Gが観察された。火成岩Gは断層Fを切っている。層Eの火山灰に含まれる鉱物は、近くの火山の噴火で飛んできたもので、この地域の地層を広く覆っている。観察した崖では地層の上下関係がはっきりしており、地層が逆転したり、大きく曲がったりはしていない。また、断層Fによるずれは、層Cの上面で約1.5 mであった。さらに、Hさんは海岸沿いの観測点PとQで地震の記録を調べた。Pでは初期微動が10時00分05秒に始まり、主要動が10時00分10秒に始まった。Qでは初期微動が10時00分10秒に始まり、主要動が10時00分20秒に始まった。この地域ではP波の速さを8 km/s、S波の速さを4 km/sとし、震源は1か所であるとする。Hさんは、地層のできた順序と地震の震源の位置を、記録から考えてまとめることにした。
1. 層A〜E、断層F、火成岩Gができた順序を古い順に並べ、それぞれの判断の根拠を述べよ。
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1. 堆積岩の順序 地層はふつう下から順に堆積するので、A→B→C→D→Eの順に新しい（地層の逆転はないとされている）。
2. 断層Fの位置づけ Fは層Bと層Cを切っているが、層Dは切っていない。切っている地層より断層のほうが新しく、切っていない地層より断層のほうが古い。よってFは「Cが堆積した後、Dが堆積する前」にできた。
3. 火成岩Gの位置づけ Gは層A・B・Cを貫いており、断層Fを切っている。したがってGはCより新しく、Fよりも新しい。一方、Gは層Dを切っていないので、Dが堆積するより前である。
4. 層E Eは最も上の層で、断層にも貫入にも切られていないので、一連のできごとのあとで噴火によって堆積した最も新しい層である。
5. 結論（古い順） A → B → C → 断層F → 火成岩G → D → E
ポイント：「切っている／切られている」関係だけで新旧を判断する。貫入した火成岩は、貫いた地層より新しい。
2. 観測点PとQの震源距離をそれぞれ求めよ。また、地震が発生した時刻を求めよ。計算の過程がわかるように書け。
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1. 初期微動継続時間を読み取る P：10時00分10秒 − 10時00分05秒 ＝ 5 s Q：10時00分20秒 − 10時00分10秒 ＝ 10 s
2. 震源距離と初期微動継続時間の関係を導く 震源距離を d km とすると、P波の到達時間は d/8 秒、S波の到達時間は d/4 秒。 初期微動継続時間 ＝ d/4 − d/8 ＝ d/8 よって d ＝ 8 ×（初期微動継続時間）
3. 各観測点の震源距離 P：8 × 5 ＝ 40 km Q：8 × 10 ＝ 80 km
4. 発生時刻 PではP波が10時00分05秒に到着し、震源から40 kmを 40 ÷ 8 ＝ 5 s で伝わった。 10時00分05秒 − 5 s ＝ 10時00分00秒 検算：Qでも 80 ÷ 8 ＝ 10 s、10時00分10秒 − 10 s ＝ 10時00分00秒で一致する。
ポイント：初期微動継続時間は「P波とS波の速さの差」が距離に比例して大きくなることから求められる。2地点で一致を確かめると計算の誤りに気づける。
3. この地震の震源の位置を決めるには、観測点が2つでは足りない。その理由を説明し、震源を決めるために必要なことを述べよ。また、初期微動が続く時間が長い地点ほど震源から遠いといえる理由を述べよ。
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1. 2点では決まらない理由 1つの観測点からわかるのは「震源までの距離」だけであり、震源はその点を中心とする半径d の円周（立体的には球面）のどこかに存在する。2つの観測点でも、2つの円の交点はふつう2か所あり、1か所にしぼれない。
2. 必要なこと 3か所以上の観測点で震源距離を求め、それぞれの円を描いて1点で交わるところを震源とする。観測点が2か所の場合は、震源が浅いなど、どちらかに決められる条件があれば可能性は残るが、一般には決められない。
3. 初期微動継続時間が長いほど遠い理由 初期微動は速いP波によって起こり、主要動は遅いS波によって起こる。2つの波の到着時刻の差が初期微動継続時間である。速さの差は一定なので、距離が長くなるほど到着時刻の差、つまり継続時間は長くなる。だから継続時間が長い地点ほど震源から遠いといえる。
4. 補足 本問ではP波8 km/s、S波4 km/sとしたため、継続時間1秒あたり8 kmという関係になった。速さの値が変われば換算の係数も変わるので、与えられた条件から式を導いて使うことが大切である。