地層とは：定義・形成過程・種類と不整合をわかりやすく解説

地層とは何かを初心者にもわかりやすく解説。定義、形成過程、種類、不整合の見分け方まで図解で丁寧に紹介。

地層とは、岩石の層のことで、時には土壌のこともあります。自然界では、地層は何層にもなっている。堆積学や歴史地質学の用語で、単数形は地層である。地層を研究することを地層学といいます。地層は厚さや成分、粒径、色、化石の有無などに応じて特徴があり、それらをもとに分類・対比されます。

これらの層は堆積物として、多くの場合は海中に敷設され、圧力、熱、化学作用によってゆっくりと岩石に変化していきます。堆積した砂や泥、砕屑物、炭酸塩、有機物などは、時間とともに締固め・セメント化（固結）して堆積岩をつくる過程（岩石化＝リソロフィケーション）を経ます。堆積環境には河川・湖沼・三角州・沿岸・深海などがあり、それぞれ特有の地層を残します。

地層は多くの場合、特定の時間と場所の典型的なものであり、地質学者が異なる場所の岩石を関連付けることを可能にしている。例えば、白亜紀上層には白亜紀が敷かれており、主にコッコリスと呼ばれる微細な藻類の遺骸から構成されています。化石や鉱物組成の違いを手がかりにして、異なる地域の地層を同定（対比）し、地球の過去の環境や出来事を復元します（示相化石・示準化石の利用）。

通常の地層では、前の地層の上に後の地層が水平に敷き詰められています。堆積岩は、長い時間の経過の中で、火山活動や地殻変動（造山）などの地球の大きな力によって変形することがあります。その場合、地層に何が起こったのかを調べるための研究が必要になります。変形の結果としては、褶曲（ふくりょく：波状の曲がり）、断層（ずれ）、および熱変性による変質（変成岩化）などが挙げられます。

地層が海面よりも高くなると、天候などの侵食によってすり減ります。これにより、地層の列に隙間が生じ、地球の歴史の中で何度も隆起したり沈んだりしている可能性があります。このような隙間のことを地質学の専門用語で「不整合」といいます。

地層が作られる過程（要点）

• 堆積：岩石の破片、有機物、化学沈殿物が水や風で運ばれて堆積する。
• 水平性：一般に新しい堆積物はほぼ水平に堆積する（初期水平性の原理）。
• 圧密とセメント化（固結）：上からの荷重で粒子間の空隙が縮み、鉱物質のセメントで結合して弱い岩石となる（成岩作用）。
• 堆積環境の変化：海進・海退、気候変動、河川の移動などで堆積物の種類や層理（層の構造）が変わる。
• 変形・変成：火山活動や構造運動で折れ曲がったり断ち切られたり、熱や圧力で変質することがある。

地層の分類（代表例）

地層は成因や成分により分類されます。主なものは以下の通りです。

• 砕屑性堆積物（例：砂岩、頁岩、礫岩）— 岩石片や鉱物粒子からなる。
• 化学性堆積物（例：石灰岩、蒸発岩）— 化学的に沈殿してできる。
• 有機性堆積物（例：石炭、黒色泥岩）— 有機物由来で酸素が少ない環境で保存される。
• 火山砕屑堆積物— 火山灰や軽石が堆積したもの。

不整合（不連続面）の種類と見分け方

不整合とは、地層列に時間的な欠落や異なる成因の境界がある面で、地球史の省略や大きな地殻変動を示します。代表的なタイプ：

• 角度不整合（Angular unconformity）：下位層が傾いたり褶曲した後に侵食され、その上にほぼ水平な若い層が堆積している場合。下位層の層理面と上位層の層理面が角度をなすため識別しやすい。
• 不整合（Disconformity）／平行不整合：上下の堆積層がほぼ平行だが、間に侵食や堆積の中断がある場合。化石の縫合不整合や侵食面の存在、基底礫や土壌（古土壌/ペイルオソル）で見分ける。
• 不整合（Nonconformity）：基盤の変成・火成岩（古い基盤岩）の上に堆積層が直接載っている場合。基盤岩と堆積岩の性質が大きく異なる点で判別できる。
• 概念的不整合（Paraconformity）：層は並行していて明確な侵食面が見えないが、化石や年代差から時間の欠落が判明する場合。

野外での不整合の見つけ方（実用的な手がかり）

• 基底礫や礫岩の層：上位層の基底に不連続的に砕屑が堆積している場合、侵食で切り取られた痕跡であることが多い。
• 層の傾きの急変：下位層の傾斜角と上位層のそれが明確に異なれば角度不整合の可能性が高い。
• 化石のギャップ：下位と上位で化石種が大きく飛ぶ場合、その間に時間の欠落がある。
• 風化・古土壌面：侵食と風化が長時間作用した痕跡（黄土化や浸食溝など）が見られることがある。

地層研究の意義・応用

• 地球の歴史復元：堆積順序と化石により古環境や古気候、地殻運動の履歴を復元できる。
• 資源探査：石油・天然ガス・地下水・鉱床は特定の堆積環境や構造（貯留層と覆蓋層）に依存するため地層の理解が不可欠。
• 工学地質：地盤の性質や断層・不整合の位置は土木・建築やトンネル工事の設計に重要。
• 年代の決定：層序学と放射年代測定を組み合わせることで地域や地球規模の年代枠を構築する。

まとめると、地層は地球表層で起きた堆積・侵食・変成・変動の歴史を記録した「自然の年輪」です。層序や化石、物理的・化学的特徴を手がかりに、その成り立ちと変化を読み取ることで、地球の過去とそこから導かれる現在・将来の知見を得られます。

サイクル

多くの地層では、繰り返しのパターンがあります。例えば、粘土層が砂岩層と交互になっていたり、炭酸塩層が頁岩層と交互になっていたりします。これは通常、気候のサイクルを繰り返すことによって引き起こされます。温暖な時期には海面が上昇し、亜熱帯の浅い海に炭酸塩岩が堆積します。その後、極地に氷が溜まり、海面が下がる。その後、同じ地域が海岸に近くなり、川によって砂や泥が流されてきます。

地層の繰り返しパターンを示す岩石は、リズマイトと呼ばれています。このようなパターンは毎年の気候の変化によって引き起こされることもあります。地質学者はそれらをvarvesと呼んでいます。

これらは石灰岩中の年輪状の岩石である。更新世地層、スカーボロクリフ、トロント、オンタリオ州、カナダ

質問と回答

Q:地層とは何ですか?

Q: 地層を研究することを何というか?

Q: 地層はどのように形成されるのですか?

Q: 地質学者は、地層をどのように利用して、異なる場所にある岩石を関連づけることができるのでしょうか?

Q: 地層の配列にずれが生じる原因は何ですか?

Q: 地質学者はこのような隙間を何と呼ぶのでしょうか?

Q: 地球の歴史の変化は、地層の配列にどのような影響を与えるのでしょうか?

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