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「高校地理教科書の「造山帯」を改訂するための提案」を読んで [地質学]

「高校地理教科書の「造山帯」を改訂するための提案」が
 
 地理学者の岩田修二理学博士より発表されています。
 2013年5月の提出になっています。
 
論文の全文はこのファイルです。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/ejgeo/8/1/8_153/_pdf
 
先日、検索中に偶然見かけて何度か読んでみました。
 
改訂の最大の目的は、
 
地理の地形の説明に地質学の用語が安易に使用されて、地理の学習者に無用の混乱を与えている状態を是正し、
地形はあくまでも平面形・高さ・傾斜で表すべきである、
というものです。
 
具体的には、
 
①世界の山岳地域の大地形の説明で、新期造山帯、古期造山帯の使用をやめる。 替わりに地形の指標でおこなう。
 
②造山帯に替えて変動帯の概念を新たに導入する。
 
③造山帯、安定地塊(楯状地・卓状地)は地質学の概念で  あり、地質構造で定義されていることを説明する。
 
④まず大学教員が改訂のために努力しなければならない。
 
  このノートでは、①~③について書いてみました。
 
 
1.「造山帯」に関して
 
・地質学での「造山帯」とは、
大陸を構成する単位で、岩石の種類の組み合わせから
「太平洋型」と「衝突型」の2種類に分類・定義されます。
 
「地質構造や地殻の形成過程」を概念として表している言葉になります。
この論文には書かれてないので簡単に説明します。
 
    「太平洋型造山帯」
 
 海溝から海洋プレートが沈み込むと、海溝にほぼ平行に火山フロントができて「島弧(陸弧)」が形成される。
 火山の火成活動で火山岩の堆積とマグマの貫入による深成岩と、マグマの熱で変成した「高温低圧型の変成岩」ができる。
 また海溝から付加体が地下深部に引きずり込まれて
「低温高圧型の変成岩」となる。これが「対の変成帯」となる。
 
 1億年に1度ぐらい海溝に海嶺が沈み込んでくると、海溝の傾斜がゆるくなることで、地下の低温高圧型変成岩が厚さ2Km以下の板状の「広域変成帯」として地下10Km付近まで楔型となり絞り出されるように上昇してくる。このときに「前弧海盆」ができる。
また地殻の下部には大量のTTG地殻(花崗岩の仲間)が形成されて、「大陸地殻が増加」する。
 
のちに「付加体の底付け」などで「広域変成帯」が地上に「ドーム状の隆起」をし、地殻下部の花崗岩が地上に隆起すると「花崗岩バソリス帯」となる。
そしてこの間には「前弧海盆堆積体」と「付加体」が形成される。
 
 
   「大陸衝突型造山帯」
 
 大陸が衝突するまでに先行して太平洋型造山帯が形成される。
 海洋プレートに引きずり込まれるように、大陸地殻の大陸棚の部分(受動的大陸縁という;海洋プレートの沈み込みがなくて付加体がない)も沈み込みを始める。すると島弧火山の活動が収束する。
 
その頃に、前弧域が引っ張り場となりマントルの上昇により海洋底をもつ前弧海盆が形成される。
 
やがて沈み込んでいる海洋プレート(スラブ)の部分が大陸地殻から破断してマントルへ落下すると、引きずり込まれていた大陸地殻に「浮力の回復」が起きて上昇を始める。
すると大陸棚の堆積体が「超高圧-高圧型の変成岩」となり「広域変成帯」として地上に絞り出されるように上昇する。
 
上昇した広域変成帯の上部には非変成の大陸棚堆積体があり、さらにその上部には前弧海盆の海洋底の一部がすくい上げられて「オフィオライト」として観察される。
 
この大陸棚堆積体やオフィオライトの地帯と太平洋型造山帯の花崗岩バソリス帯や低温高圧型広域変成帯や島弧火山岩類(構造侵食でない場合もある)との境界が「大陸縫合帯」となる。
   
 衝突が継続することで大陸地殻がさらに下部に押し込まれることで衝上断層がいくつも形成される。
すると広域変成帯は大陸地殻の底付けがされることになり、約100Km四方の山塊が正断層をともなうドーム状に隆起し帯状に山地が連なる。
 
  以上が「造山帯」の概念の一部になります。
 
 
・高校地理においては、現在の地上の山岳地形を、
「新規造山帯(中生代~現在)」は険しい山で、
「古期造山帯(古生代)」はなだらかな山になると、
このように地形を地質学の造山帯の新旧のみで説明していますが、これは適当ではありません。
 
なぜならば、
新規造山帯であっても平原や高くない山があり、
古期造山帯であっても現在では険しい山岳地帯になっている場所があるなど、現実の地形に合っていないからです。
 
・以上のようなことから山岳地形の説明には、
新規造山帯と古期造山帯の使用をやめて、
学習者に大きな誤解を与えないようにします。
 
・山岳地形の説明には、「大・中・小起伏」のような区分で十分表すことができます。
 
具体的には貝塚爽平氏が整理したものを使用します。
(詳細は論文に図が掲載されています。)
 
・そして以下のように隆起の原因(原動力)から山岳を分類します。
 
「隆起の原因から分類した山岳地域」
 
島弧型・・・日本列島など
コルディエラ(陸弧)型・・・アンデスなど 
衝突型・・・ヒマラヤ、アルプスなど
地溝(リフト)型・・・東アフリカの大地溝帯
復活(再生)型・・・アジア内陸の天山、崑崙など
大陸縁の大崖高地(リフトのなごり)・・・オーストラリア東部など
地殻均衡回復型(地殻の厚化でアイソスタティックに隆起)・・・ロッキー、アパラチア、ウラル、東シベリアなど
 
(あとこれに「ホットスポット型・・・ハワイなど」を加えると良いのでは?)
 
・もうお分かりでしょうが、
この分類の中では地質学で言うところの「造山帯」は
島弧型・陸弧型・衝突型の3つでしかありません。 
つまり、「造山帯」以外の場所でも山はできるのです。
 
 
 
2.「変動帯」に関して
 
・山などが出来る場所の説明として「造山帯」に替えて、
より巾の広い「変動帯」という語と概念を導入します。
 
・変動帯(mobile belt)とは、
プレートテクトニクスで説明されるところの、
おもに「活動的なプレート境界」すべてを指した言葉になります。
なのでプレートテクトニクスとの整合性が大事になります。
 
 つまり変動帯とは、地殻深部からの構造的な地殻変動が起きている場所で、すべての造山運動を含むということになります。
 
・この変動帯を使用すると、
ほとんどが安定地塊、つまり古期造山帯よりも古い造山帯のアフリカ大陸に、変動帯のラインが引かれることになります。
これで大地溝帯の「地溝(リフト)型」による高原や山地の説明が矛盾なくすることができます。
 
 またアジア内陸部の「復活(再生)型」にも変動帯のラインが引けます。
 
・ここで大事な点は、
地質学の「造山帯」との関係をはっきりとさせることです。
先の項目でも書きましたが、
造山帯は「太平洋型」と「衝突型」しかありません。
 
 つまり地質学の「造山帯」は、
変動帯の中の「せばまる変動帯」のみで起きる造山運動と地質構造を指している、
ということを理解しなければなりません。
 
(詳しくは論文の表1にまとめられているので見てください。)
 
 
 
 
3.安定地塊(楯状地・卓状地)に関して
 
 この地質学用語ほど地理の学習者に誤解を与えている言葉はないでしょう。
 
 
a) 安定地塊(クラトン;craton)の定義は、
 「先カンブリア時代の変動帯である」となります。
 
 分ったようで、分らないこの定義を説明してみます。
  (余計にややこしいかも知れませんが)
 
・ 先カンブリア時代は約46億年前~5億5千万年前までの間になります。
このうち最古の大陸の地質年代は約40億年前からになります。
この年代はほぼ海のできた年代と考えられます。
 
 なぜならば、ほとんどの大陸地殻は太平洋型造山帯の、島弧とその下部のTTG(花崗岩の仲間)で作られるからです。海水があると「含水鉱物」が出来て、地下深部で融けやすくなり、マグマができるからです。
 
 なお、「衝突型造山帯」では大陸地殻は増えません。
 
・海にはこの島弧があちこちに出来て、これが平行に衝突した場合に合体して小大陸になり、小大陸どうしが衝突・合体して中大陸へ、と言う具合に次第に大きな大陸へと成長します。
 
 そして約19億年前には約8割の大陸が集合・衝突して、最初の「ヌーナ超大陸」が北アメリカを中心にできたとされています。
大陸が衝突するとその造山帯で特有の変成岩が出来るので、年代と衝突したということが特定できるのです。
 
 この超大陸は短期間で分裂したのですが、これが現在の安定地塊の中心部となります。
  
・ この図には40億年前から現在までの陸地の年代が色分けされています。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jgeography/120/1/120_1_Cover01_1/_pdf
 
 紫や青の部分は最初の超大陸に参加した陸地が含まれていると考えられます。
 
 その周辺に帯状に太平洋型造山帯ができて、
次の年代の地殻が形成されて大陸が成長します。
また 別の小大陸と衝突したりして大きくなります。
 
・成長した大陸が再び集合・衝突し、超大陸となります。
約10~7億年前の間には「ロディニア超大陸」があって、
この時出来た衝突型造山帯を「グレンビル造山帯」といいます。
この超大陸が分裂して、 
約5~4億年前の間には「ゴンドワナ超大陸」があって、
太平洋型や衝突型造山帯の「パンアフリカ造山帯」ができました。
 
 この2つの造山帯は地球史上最大規模の造山帯になります。 
 
・ ここまでがほぼ先カンブリア時代になるので、
ベージュ、黒、薄緑の部分までが「安定地塊」になります。
 
 その周りを茶色と黄色の古生代の変動帯で出来た地殻が取り巻いています。
 
以上、安定地塊には約34億年間の、それ相当の歴史があるということです 
 
 
・「大陸地殻の歴史」http://chigaku.ed.gifu-u.ac.jp/chigakuhp/html/kyo/Rika-B/htmls/continent_crust/index.html「大陸地殻成長率曲線」がジルコンの分析などで新たに研究されています。参考に読んでみてください。
 
 
  
 
 
b)楯状地(shield)とは、
 
・ 安定地塊の地質構造を説明するもので、地形は関係ありません。
 「地形は関係ない」と書きましたが、
安定地塊は新しくても約6億年前にできた土地ですから、
当然長期間の侵食作用を受けてなだらかになります。
 
 特に氷期の大陸氷床による激しい浸食を受けた楯状地はなだらかです。カナダ楯状地のハドソン湾周辺や、バルト楯状地のフィンランドとロシアのカレリアに広がる湖水地帯などです。
 
しかし、ギアナ高地のように古生代以降に隆起をしている楯状地もあるし、南極大陸のように4千m級の山がある楯状地もあるし、アフリカ楯状地は全体が山地になっているので、地形は関係ないのです。 
 
 
・ 表面の地層は削られて、
地下深部の火成岩(花崗岩)や変成岩(片麻岩・結晶片岩)などの当時の年代の基盤岩という地質が、広く地表に露出した地域が楯状地なのです。
 
 
・ 地球の侵食作用はとても大きくて、世界の侵食量の平均値を適用すると、約3千万年で地表の山はなくなるそうです。
 それでも地上に山があるということは、地球の内部から隆起の原因となる力が働き続けているからです。
 
侵食などを「外的営力、外作用」などといい、
隆起の力などを「内的営力、内作用」などといいます。
 
 
 
 c)卓状地(platform)とは、
 
・ 安定地塊の地質構造を説明するもので、地形は関係ありません。
 
・ 安定地塊が削られて楯状地(基盤岩がむき出し)になった所に、古生代や中生代、(場合によっては)新生代に海水が侵入したことによって、
水平な「海成層」が数100m堆積した地域のことです。
 
・ 日本語の字面から台地のようなイメージを受けますが、
海に水没したのですから楯状地よりも低いことになります。つまり楯状地の周囲とか盆地状の低い部分が卓状地、プラットフォームになったのです。
 
・ここでも「地形は関係ない」と書きましたが、
海に堆積したほぼ水平な層なので、
形成過程からその地形が見えてきます。
 
・ここでの問題は、なぜ「海に水没」したのか、です。
説明として「造陸運動」と言う考え方が出てくるのですが、
安定地塊なのに、なぜ大陸が上下をするのか、ということになります。
 
この回答のひとつに「海水準の変動」というのがあって、
5億~2.5億年前の間には現在よりも海面が上昇していたのです。ピークの約4億5千万年前には400mぐらい上昇していました。また1億年前ごろにも200m以上の上昇があったようです。
 
・wikiより「海水準変動のグラフ:カンブリア紀~現在」
http://ja.wikipedia.org/wiki/ファイル:Phanerozoic_Sea_Level.png
 
 原因は、地球全体のマントル活動が活発になって、
プレートの温度が高くなり、海洋プレートが上昇することで海面が上昇したと考えられています。
 海嶺で活発に短期間に若い海洋プレートがたくさん出来ると海底が浅くなります。 海洋プレートの水深と年代の平方根は比例する関係があります。
 
 海嶺で出来たばかりのプレートの水深は約2000m 、
これが年代とともに冷えて重くなるので約6000mの水深で落ち着くようになります。
 海嶺付近が高くなるのは、地下にある熱いマントルやマグマは密度が小さくて軽いため、アイソスタシーで高く浮き上がるからです。
 
・ この海洋プレートがたくさん出来た証拠があります。
リンクで紹介した「地質年代地図」を見てください。
茶色と黄色が5.3億~2.8億年前の古生代の間になるのですが、ちょうど海水準の上昇した時期と重なります。
特にシベリアを取り巻くように幅広く発達しています。
 
 
・ もうひとつ安定地塊のゆるやかな上下の原因として考えられるのが、「地殻変動」です。
 
  2億5千万年前にシベリアで洪水玄武岩の噴火が起きて、100万年以上も続いたそうです。
玄武岩がヨーロッパと同じぐらいの面積にひろがったそうです。 この溶岩台地を「シベリア・トラップ」といいます。
 
これはちょうどペルム(二畳)紀とトリアス(三畳)紀のP/T境界の時期になるので、「大量絶滅」の大きな原因と考えられています。 海水準のグラフでは、一気に海面が低下しているのが分ります。
 
 ・ このように、たとえ安定地塊であったとしても、
シベリアように突然巨大な火山活動が起きたり、
東アフリカのようにプレート境界になって分裂をしたり、
過去のインド大陸のように分裂・移動・衝突をするのは、
先の項目で書いたとおりです。
 
 またインド大陸は移動中にホットスポットの上を通ったので、洪水玄武岩のデカン高原が出来たそうです。
 
このような地殻変動が原因で上下したり、傾いたりしたのでしょう。
 
  
 ・このページも分りやすいです。
 
二宮書店のQ&A「 楯状地と卓状地の区別について」
 http://www.ninomiyashoten.co.jp/chiri_q_and_a/q002.html
 
 
!注 意! 辞書の 「大辞林」の「卓状地」の項には、
 
 ①平坦な広い台地。普通、急な崖で囲まれ、テーブル状をなす。
 
 とあり、ケープタウンやギアナ高地などに見られる
「テーブルマウンテン」の地形を説明する意味もあるので
誤解しないように注意が必要です!
 
 ②が安定地塊の地質構造の卓状地になっています。
   この卓状地は「プラットフォーム」となります。
 
 
 
c)ついでに 「構造平野」とは、地形を表します。
 
 
ここで「平野」の整理をします。
---------------------------------------------------------------------------------  
               
世  A)侵食平野    a)準平原 ・・・もとは山地     
界   (規模が大きい) b)構造平野・・・もとは平ら
  
の   -------------------------------------------------------------------------

平           a)沖積平野・・・扇状地、氾濫原、三角州
野  B)堆積平野   b)台地  ・・・更新世後期の平野が隆起した
    (規模が小さい)         もの。火砕流台地など。 
            c)海岸平野・・・海岸が隆起した。

------------------------------------------------------------------------------------          


注)「準平原」はデービスの「地形の侵食輪廻」に出てくる一つの考え方です。対比のために入れました。
もとが造山帯の山だった安定地塊がなだらかな地形になった場合は「準平原になった」と言えるでしょう。
 
 
 
・ 構造平野(平原、高原)は、
もともと、ほとんど平らだった土地が侵食された侵食平野になります。 
 
卓状地のようにほぼ水平な海生層などが、
海水準が下がったり隆起することで離水して陸地になると侵食がはじまります。
 
 侵食は当然ですが柔らかい地層から削られていきます。
もし柔らかい地層と硬い地層が交互に堆積していると、硬い地層が表面に残ることになります。
 これを「差別侵食」といいます。
 
構造平野も表面に「硬い地層が水平な構造」で残っており、差別侵食を受けた「侵食地形」の平野になります。
 
・ 「地質構造から差別侵食を受けて形成された侵食地形」
のことを「組織地形」といいます。
 
 構造平野(平原、高原)・・・硬い地層がほぼ水平
 ケスタ・・・硬い地層が少し傾いていて、崖ができる
 ホッグバック・・・硬い地層がかなり傾いている
 メサ・・・テーブルマウンテンの上部に硬い地層が残っている
 ビュート・・・メサがやせて円錐状や柱状になった山
 背斜谷・・・山や山脈を横切る縦谷、断層などが谷になる
 組織段丘 ・・・ ? ?          
 
などがあります。
 
 
・実際の地形は複合しています。少しだけ紹介します。
 
・ギアナ高地は1000m~3000m級のテーブルマウンテン(メサ)があります。
このメサは「楯状地」の上の湖に約2千m堆積した「先カンブリア時代の卓状地(プラットフォーム)」が隆起して差別侵食されたものです。
この高地は数億年前(古生代以降)から隆起を始めて、約2千万年前には現在のような地形になったそうです。
このギアナ高地周辺はこういう地形があっても「安定地塊」であり、楯状地も広がっています。
先カンブリア時代の地層が露出しているのです。
 
「ギアナ高地の成り立ち」三浦 克紀氏のホームページより
http://www.intweb.co.jp/guayana/guayana02.htm
空撮の映像
https://www.youtube.com/watch?v=zXYy-o3kdkg
 
 
・コロラド高原は「構造高原」になります。
 
この高原は「安定地塊」に含まれ、地質は先カンブリア時代の基盤岩である「楯状地」の上に古生代、中生代に水平に堆積した地層で、典型的な「卓状地(プラットフォーム)」です。
地形はこの卓状地がほぼ水平な状態で第三紀に隆起し侵食された構造高原で、あの特徴的な侵食地形のテーブルマウンテン(メサ)や岩柱(ビュート)があります。https://www.youtube.com/watch?v=BwFX6ObT4PI
 
・五大湖のスペリオル湖は「カナダ楯状地」の南端になり、
その南側のアメリカに広く堆積した「卓状地(プラットフォーム)」は隆起の時に少し傾斜したため、侵食されてケスタ地形となりました。
その崖のひとつがナイアガラの滝になっています。 
 この映像では「卓状地」の水平に堆積している地層がわかります。
 https://www.youtube.com/watch?v=65E_aShizvw
 
・シベリア・トラップは侵食されて、現在は「メサ」の大地になっています。 
http://blog.livedoor.jp/hakusankamikake/archives/6245520.html
 
 
 
 以上、簡単にですが紹介しました。
高校地理の内容がいつ改訂されるのかは分りませんが、現在のままでは良くないと思います。
 
 私は岩田修二博士の改定案に賛成いたします。
 
 
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