地質標本館における「地層の話」プログラム（前編）
三角州の形成と海水準変動の再現実験の紹介
辻野匠 1)・森尻理恵 2)・佐藤隆司 2)・高橋

１．はじめに

誠 2)・下川i

透明アクリル製
全長２02cm
幅３０cm，深さ１０cm

地質標本館では例年，地層のでき方の簡単な講義，低地と台地形成を再現する水路実験，ならびに標本館の見学を

浩一 2)・須藤

2枚の堰れています．このプログラムは小学生に限ったものではな

「河川」

「河口」

「海」

ポンプ

戻す

な水は

アクリルのコ字管の先に海となる扇形の区画が接続．
海域の水位調整のため、堰が２段になっている．

す．一連のプログラムのうち水路実験は短時間で平野の成立ちについてイメージをもつことができるため，地質情報
2枚の堰

全長は2m越えなので，輸送に困難がある．
透明マント 分解式の水路も作成．
透明マントは堰から水があふれて飛び散るのを防ぐため．
ポンプはお風呂用．

れてきております．

モロブ
タ

さて，水路実験のようなアナログ実験は地形や地質への関心を喚起し理解を促進する上で有効な手法と思われます（池田，2011）．野外での観察はもちろん重要ですが，野

→

上げる

←余分

トロ舟で受ける

く，中学生の申し込みもありますし，社会人にも好評で展や産総研一般公開などの市民向けのイベントでも実施さ

トロ

舟

→
水
の
ら

か
プ

ン

ポ

す．そのため，見せたい事象がうまく発現していなかった

水位・流速調節板
水位・流速調節板

す水
に流
路
水

り，様々な作用があるせいで学習者の視点をうまく誘導す→

し，注目すべき事象の視覚的な変化を追跡的に観察できる
ので，学習者の視点をうまく引き付け，理解を促すことができます．
ここでとりあげる水路実験は第 1 図の水路を使うもの
で三角州の発達と海水準変動による段丘の形成を再現するものです．水路は澤田ほか（2009）が原型ですが，細かな改良を加えています．厳密に同じではありませんが，地層の観察と水路実験は小学校 5 年生で習う「流水の動きと侵食・運搬・堆積作用」と 6 年生の「土地のつくりと変化」に対応しています（文部省，1998；文部科学省，2008）．
学校現場を分析した大瀧・川村（2006）は，砂山実験に比べると水路実験装置はあまり使いこなされておらず普及もしていないと指摘しています．一方で，条件を整えた上で児童に観察のポイントを絞った的確な指導を行うに適して
1）産総研 地質調査総合センター 地質情報研究部門

iii
第1図

←余分
な水は
戻す

ることが難しかったりします．一方で，実験は要素を限定

蛇口．
水量 流(量 調)整が微妙なのでねじ式． ON-OFF
しかできないものは困難．
最初の三角州を作る段階では全開．
侵食河川では調整微妙．

ii

外で観察される事象はいろいろな作用の総合されたものであり，かつ，ある時間断面でのスナップショットになりま

弁

調節

流量

で汲み

溢水

誠一 4)

水位・流速調節板

組み合わせた参加型学習の「地層の話」プログラムを実施
してきており，主に近隣の小学校の校外学習として利用さ茂 3)・利光地質調査総合センター（地質標本館）の水路実験装置．
Fig01
上 段 (i) は イ ラ ス ト． 中 段 (ii) は 写 真． 下 段 (iii) は 水 量 調
整・分配装置（蛇口）．透明のアクリル製で，アクリル板は1 cm 厚，全長は 202 cm，幅 30 cm，深さ 10 cm である．ア
クリルのコの字管の先に海となる扇形の区画が接続している．汲み上げには電動ポンプ（家庭用の風呂水の汲み出し用ポンプ）を使用している（吐出量は 10-15 L/ 分，使用電力は25 W 程度）．海域の水位調整のため堰が 2 段になっている．
堰にはシールとしてテフロン樹脂マットを巻いている．
全長は 2 m 越えなので輸送に困難があり，分解式の水路も作成してある．こちらは接続部から水漏れが目立ち，下に桶を置く必要があり，屋外での使用が望ましい．透明マン
トは飛散防止のためで，堰から洩れる水を受ける．水量調
整が微妙（後述の低海面期）なので蛇口をとりつけて微調整する．

キーワード：地質標本館，小学校校外学習，水路実験，デルタ，海水準変動

2）産総研 地質調査総合センター 地質情報基盤センター
3）元職員
4）産総研 地質調査総合センター 研究戦略部

GSJ 地質ニュース Vol. 9 No. 11（2020 年 11 月）

317

辻野ほか

いる，とも述べており，水路実験には大きな可能性があるれてきました（住田，2010）．水路実験もその 1 つでしたと考えられます．

が，小学校の学習プログラムに沿う形で，著者の 1 人でところが，新型コロナウィルスへの感染防止対策が求められる状況において，水路実験の実施が今年度は難しくある須藤を中心にとりまとめ現在の様式に収斂していきま
した（澤田，2009）．

なっています．地質標本館での知見や経験が途絶えるのを「地層の話」プログラムを目的とした小学校の受け入れ

危惧してこの度，実験とそれに随伴するプログラムの簡単

実績を第 1 表に示します．だいたい毎年 15 校程度，600な報告をしたいと思います．また，学校現場や教育に携わ人程度の児童がこのプログラムに参加しています．2010

る方が独自に展開する場合には装置類を複製する必要があ

年度は 26 校，1382 人でした．評判を聞いて，奈良県のります．ここでは授業と実験のほか装置類についても簡単

高校や長野県の小学校が関東への旅行の際に地質標本館をに触れます．さらに，実験には砂が必要で，この砂は例え

訪れて水路実験を見学していったこともありました．プロ

ば砂浜の砂をそのまま使うのではなく，様々な工夫と改良

グラムを実施する際に注意すべきは学校の規模で，1 学年が加えられています．
この砂については後編で報告します．

が 15 人くらいの小規模校もあれば，100 人以上の学校もこの実験装置・活動が，他の機関においても継承されるこあり，実験や見学の運用は随分と異なります．1 回の実験とを期待しています．

での理想的な見学者の上限は 20 人程度で，30 ～ 40 人となると十分観察する余地のない児童が出ることが危惧されます．そのような大人数のクラスはいくつかのグループに

２．実験をはじめた経緯

分かれて実験することが望ましく，時には多目的室（常用）「地層の話」プログラムの原型は 2005 年から 2008 年まで地質標本館に在籍した目代邦康氏（現・東北学院大学）だけでなく，ホールを使用し，研究者にも応援いただいた
こともあります．

が，前職の筑波大学陸域環境研究センターでの経験をもとに始めたもの（目代ほか，2006）です．最初期は各種の一

３．講義

般公開・イベントなどにおいて，斜面崩壊・土石流・河川の侵食と堆積など，様々な実験が職員の手によって実施さ小学校の校外学習では地質標本館での滞在時間は 90 分
～ 120 分です．地層の講義・水路実験・館内見学を，そ

第1表

地質標本館における小学校への水路実験の実績

れぞれ 30 分程度ずつ時間を割当てており，学校の人数にあわせて 1 班が 20 人以下になるようにしています．上記

年度

学校数

人数

の講義・実験・見学サイクルの運用の関係で，実験してか

2006

13

864

ら講義を聞く，あるいは講義を聞いてから実験する，の 2

2007

16

798

2008

19

998

2009

20

859

2010

26

1382

2011

21

1031

けのメニューではクイズを頻繁に出して児童・生徒に見学

2012

22

1162

のポイントを示し，考えてもらうようにしています．

2013

14

546

2014

16

606

2015

16

655

2016

15

652

2017

19

965

岩石は深成岩なので火山説は否定されておりますが，かつ

2018

18

1084

ては，円錐状の地形から火山と考える人もいました．そこ

2019

15

953

通りのパターンがあります．説明の順番や掘り下げ方など若干の違いはありますがここでは講義→実験の際の講義について簡単に述べます．講義は構造的には「つかみ」，「地
形と地質」，「堆積作用」の 3 つの部分からなります．
なお，この実験・講義も含め，地質標本館の小中学生む

3．1

つかみ

最初の「つかみ」は，つくば市近隣の小学生がほとんどですから，筑波山（第 2 図 i）です．筑波山は火山でしょう
か．火山ではないでしょうか．現在では筑波山を構成するで，筑波山は火山かどうか尋ねることにしています．個々の回答の集計はとっておりませんが，印象では筑波山に近第1表

318   GSJ 地質ニュース Vol. 9 No. 11（2020 年 11 月）

地層の話プログラムを目的として校外学習で地質標本館を訪れた小学校数と児童数

地質標本館における「地層の話」プログラム（前編）

撮影: 玉生志郎

第2図

i

iv

ii

v

iii

vi

講義で使用するスライドの一部（カラー）．
 れ以外にもスライドがあり，最初に館内案内・注意をするほか，周辺のくわしい地形の段彩図や地層の写真やこ
地層の概念図，地質標本館の標本や展示物紹介．島弧における地震の発生メカニズム（文部科学省地震本部，素材
集 #3004）もスライドで説明する．2018 年のハワイの噴火など，タイムリーなものについては動画で紹介することもある．i）つかみの筑波 “ 火山？“．ii）地質（岩石）で火山でないことがわかる．iii）郷土の地形（地理院地図）．
iv）航空写真に地形区分を示したもの．インセットは国土地理院の国土基盤情報 DEM を地形描画ソフトカシミー
ル 3D（http://www.kashmir3d.com/，閲覧日：2020 年 8 月 27 日）で作画した小学校を横断するプロファイル．
v）広域地形を国土基盤情報 DEM にもとづいて段彩図表現したもの．地形描画ソフトカシミール 3D（http://www.
kashmir3d.com/，閲覧日：2020 年 8 月 27 日）で作画．vi）同じ範囲の地質図．20 万分の 1 日本シームレス地質図（https://gbank.gsj.jp/seamless/，閲覧日：2020 年 8 月 27 日）を基図として山地，台地及び低地の地形区分に特徴的に認められる地質を説明している．

Fig02

GSJ 地質ニュース Vol. 9 No. 11（2020 年 11 月）

319

辻野ほか

い学校の児童ほど正しく理解しており，離れた学校では火あててもらうクイズをします．廻すのは時間がかかるの山と誤解している人も若干名いるようです．

で，講義が始まるとすぐに児童に渡します．答えにまった

説明では，他のイベントで用いている砂絵の筑波山のく見当がつかない学校もありますし，簡単に当ててしまう

地質図（芝原ほか，2013）と岩石の写真（第 2 図 ii，場合に学校もありますが，板がいくつも重なりあった咬板がとてよっては偏光顕微鏡写真）も提示しながら，火山の写真やも奇妙に見えるようです．これでヤスリのように草をすり噴火の映像なども駆使して火山と深成岩からなる山の違い

潰すんだよ，と説明し，ゾウの臼歯は人間のように垂直方を説明していきます．なお，深成岩や火山の詳しい内容は

向に歯が抜けるのではなく，水平方向に歯が抜けること，

中学校 1 年生の「大地のなりたちと変化」で学習する内一生のうちで５回，歯が生えかわることに触れます．これ

容ですので地質標本館に来館した児童には先取り学習になは一見すると脱線にも見えるのですが，われわれの講義・ります．ここの説明はどの順番でも同じです．

実験では，このような脱線を適宜加えています．それは，地球科学は総合の学なので，様々な入口があり，どれかを3．2

とっかかりとして興味をもってもらうことが大事だと考え

地形と地質

次に本題の地形と堆積作用の話題に移ります．まず，地ているからです．たとえば地形・地層に興味がなくても化形から入ります．このプログラムを始めたころは，段彩図石に興味があるならば地層や地形に興味を惹起させることを示して平地といっても高いところと低いところがあるこができます．見学も同じ狙いがあり，水路も地形も化石もとを示していましたが，最近の講義では Web 上にある学

興味がないけれど鉱物には興味を示す児童もいます．そこ校周辺の航空写真（第 2 図 iii）を見せて，より視覚的に自を入口として地学への関心を誘引したいと考えています．

分たちの身近な地形に興味をもってもらうことから始めて

さて，ナウマンゾウの化石をとりあげたのも単なる脱線でいます．更に，学校（台地にあることが多い）から近くのはなくて，古環境を推定する証拠に使います．ゾウは陸上

河川（低地を伴う）を通って対岸の台地に至る地形断面図の生き物なので，ゾウが産出した地層は陸の地層であるを提示します．第 2 図 iv では霞ヶ浦そばのある小学校を蓋然性が高いからです．

がいぜんせい例に，台地を通って，土浦で霞ヶ浦に注ぐ桜川をまたいで，反対側の台地を通る断面図を提示しています．こうしてみ

3. 3

堆積作用

ると台地は定高性が顕著で，ここでは 20 m の標高になっ堆積作用の説明は水路実験の説明と重複するところが多ており，低地はこの例では桜川低地だけですが数 m の標

いので，ここでは重複のないところだけ簡単に述べます．
なめがた

高になっていることがわかります．

地層の説明として最初にあげるのは行方市にある採土場

学校の近くの地形で低地と台地のイメージをつかんだの露頭です（第 3 図 iv）．ここは上から，地表の畑の土のら，茨城県南部地域全体の地形で概観します（第 2 図 v）．

下に，赤褐色の成層した火山灰層，平行葉理が発達した砂ここでは段彩図で示しています．

の層，上より少し粗めの砂層，斜層理の発達した砂の層，

次に，同じ範囲で地質図（第 2 図 vi）を見せます．地質

ショベルの跡がついてよくわからない砂層が発達している

図を見ると，台地と低地とで地層が違うことがわかりまことが示されます．このような砂の層がどうやってたまっす．ここでは簡単に地層ができた年代が違うことだけ触たか水路実験でみてみよう，というわけです．講義が先のれています．また，つくば市には筑波山があり，山地は

場合は，地層とは砕屑物が堆積したもので，地層累重の法台地とも低地とも違う岩石が分布していることが地質図則がなりたっていること，先程の化石床（第 3 図 i）やナからわかります．台地の地層としては貝化石を伴う地層

ウマンゾウの臼歯の化石（第 3 図 vi）などから地層から環が発達することを化石床の写真を示し（第 3 図 i）
，台地の境がわかることなどを総括します（第 3 図 v）．

地層の一部は海の地層だったことを児童に印象づけます．

実験を先にする場合は，先に述べた地形・地質の話を 2小学校の立地によっては環境地質図（第 3 図 ii，宇野沢ほ

つにわけて，間に，この堆積作用の説明を加えます．具体

か，1988）を例に引いて，台地と低地とでは地層が異なり，的には，身近な地形の説明をし，台地と低地の概念を理解

貝化石を産する地層は平面図（地質図）では川沿いに僅かしてから，実験を復習する形で堆積作用の説明をし，堆積にあるだけに見えますが，断面図（第 3 図 iii）で見ると水作用を踏まえて，広域の地形や地質を理解し，貝の化石床

平方向に広く拡がっていることを図示していきます．

やナウマンゾウの臼歯の化石から，海になったり陸地にまた，GSJ の近くの花室川で発見されたナウマンゾウのまわ

臼歯のレプリカ（第 3 図 iv）を児童に廻して，これが何か

320   GSJ 地質ニュース Vol. 9 No. 11（2020 年 11 月）

なったりとした環境変遷を経て現在に至ったことを理解します．

地質標本館における「地層の話」プログラム（前編）

i

ii

iv

地層からわかることv

地層とはレキ、砂、ねん土、火山灰などが層になってたまったもの。ふつうは下にあるものほど古い
火山灰層
葉っぱを含む泥の層

0.5 km

火山の噴火
沼地

波うった砂の層川(流れの弱い)・浅い海

レキと砂の層川（流れの強い）海の貝殻を含む
砂の層

海

その土地の成り立ち・歴史がわかる
iii
10 m

0.5 kmvi

ナ ウ マン ゾ ウの上 あ ご の歯の化石でした。

上岩橋層は現在では木下層と一緒にされています．
木下層は約13万年前の間氷期に浅い海でたまった地層です．

第3図

講義で使用するスライドの一部（続き）．
i）つくば周辺で散点的に露出する化石床の紹介．ここ以外に茎崎地域の写真を紹介することも多い．
ii）学校周辺の地質図（筑波研究学園都市及び周辺地域の環境地質図，宇野沢ほか，1988）．身近な地域から台地と低地の違いを直感的に把握できるように．iii）その断面図．iv）地層とは何か，地層から何がわかるか．環境の変遷がわかることを主に紹介．v）地層からわかることのイメージ図．
vi）ナウマン象が発見された場所．鳥観図は国土地理院の国土基盤情報 DEM を地形描画ソフトカシ
ミール 3D（http://www.kashmir3d.com/，閲覧日：2020 年 8 月 27 日）で作画．

Fig03

GSJ 地質ニュース Vol. 9 No. 11（2020 年 11 月）

321

辻野ほか

3. 4

見学とその他の説明

だし，いくぶんかは漏水するので，下に水受けのモロブタ見学に際しての諸注意，
地質標本館での見学の見どころ，（第 1 図中段参照）を置いていますが，絶対に水を漏らせ

日本で地震が多いわけ，などの説明をして講義をしめくてはいけない環境では使用できません．分離式の装置は水くっています．見どころとしてはいろいろな岩石や鉱物，

漏れの危険があるのですが，2 m の長さの水路は普通の乗化石，特にデスモスチルスの化石，牡鹿半島の褶曲のレプ

用車に積載しにくいため，外部イベントでの使用はほぼ分リカなどを紹介しています．地震については，環太平洋の離式の水路を用いています．

地震の分布を示し，次に日本周辺では海溝に地震が集中し2 つめは，ポンプで汲み上げた水を循環させる時に，流ていることを指摘し，海洋プレート沈み込みのモデル図を量を調節するための蛇口（第 1 図下段）をつけていること用いて，プレート境界型地震（海溝型地震）や内陸の活断です．初期のころは水を流す時だけポンプを作動させてい層地震などを説明しています．

ましたが，水を吸いあげるまでタイムラグがあったり空気

また，見学では講義で触れた地震の震源分布をホールのを吸ってしまったりとトラブルがありました．また，水震源分布模型で実見し，第一展示室から順番に見てまわり量の調節もポンプに負荷をかけて無理やりやっていました

ます．いろいろな地質時代の化石（化石タイムトンネル），が，この蛇口を取り付けてタイムラグのトラブルがほとん

デスモスチルス，富士山の立体模型，第四展示室の鉱物などなくなり，水量の調節もやりやすくなりました．具体的どが人気ですが，基本的には児童の関心を重視して見学すには常にポンプを作動させ，水路に水流が必要なときは水るようにしています．

路に，そうでない時はトロ舟に還流させるように，配管に分岐を導入して，蛇口を 2 つ（水路への蛇口と，還流させ

４．水路実験る蛇口）とりつけています．また，水路の上流には水位・流速調整板を設けて，ポンプの脈動を拾わないようにしつ

4. 1

実験装置

つ，一定の割合で水が流れるようにしています．

実験装置の主役はもちろん水路装置（第 1 図）で，これは3 つめは，水路の下流部（海のアナロジー） の下に，透アクリル製の特注品（澤田ほか，2009）です．電動ポンプ

明なビニールのマントを引いていることです（第 1 図中

（家庭用の風呂水の汲み出し用ポンプ）を用いて水を循環さ段）．堰から溢水すると水が撥ねたり伝ったりして，結構，せて水流を維持します．水路の長さは 2 m 程度で，幅・深まわりが濡れてしまいます．些細なことですが，児童にさともに 10 cm の方形の溝となっており，最下流部だけ幅

よってはそういうところで忌避感情を惹起してしまうた

30 cm に拡がる扇型になっています．方形の溝の部分が川め地質標本館としても気を遣っています．また，ポンプはのアナロジーで扇型の部分は海のアナロジーとなっていま

30 分程度の運転を想定しています．通常の実験では 30

す．扇型のところの末端には堰が設けてあります．堰は上分で終了し，うちポンピングしている時間は 20 分もない

下にわかれており，上側の堰（3 cm）だけを外すと，水位がので問題ないのですが，イベントなどで運転しっぱなしだ

下がり，海水準の低下を模すことができます．さらに，こと負荷がかかりすぎるので注意が必要です．

の水路は約 10 度傾いています．このため，堰の高さが一実験に使う砂は中粒砂と細礫を重量比で 6：4 〜 7：3

番高い時，方形の溝と扇型の接合部付近に河口が来ます．

で混合したものを使っています．この比率だと海水準低下

また、透明なアクリル製なので，三角州の内部の地層の堆時に斜面崩壊を起こしにくいことが経験上わかっていま積の様子を横から見ることができます．堰から溢れた水はす．また，使用する中粒砂は濡れても白さが保たれている

80 L のトロ舟（第 1 図中段参照）で受けて，電動ポンプでことが重要です．堆積の専門家であれば色がわかりにくく

トロ舟から汲み出して水路の最上流で流します．

てもラミナを認識することは可能ですが，生徒・児童にとっこの装置で工夫されているところ（いわゆるノウハウ）て堆積物の色は重要で，同系色だと粒度の違いによるラミで特筆すべき点は 3 つあります．1 つめは，上で伸べた堰

ナが見にくく識別に困難があるという指摘があります（小（第 1 図中段）です．堰により海水準変動を模すことがで山，2006；石原，2008）．詳しくは後編で，地質標本館できるのですが，初期の水路ではしばしば水漏れに悩まされ使用している砂の組織や粒径分布や安息角，色調，選定条ました．現在ではテフロン樹脂のシートを巻くことで漏水件について述べます．

を防いでいます．地質標本館では水路は 2 組保有しており，片方は 1 m で分離できるものになっていますが，この接続部にもテフロンを使用して漏水を防いでいます．た322   GSJ 地質ニュース Vol. 9 No. 11（2020 年 11 月）

4. 2

実験

実験では最初に水路を使うのではなく（もちろん，目の

．
モジ
る．
0杯
20く

地質標本館における「地層の話」プログラム（前編）

前にある水路の説明は最初にしますが（第 4 図 i），空気中

空気中でも分級作用で目に見えて粒径が違ってくるので，と水中で砂を落した時の挙動の観察から始めます（第 4 図

同じ原理が作用していることを学びます．

ii）．50 cm 程度のアクリルパイプを 2 本用意し，片方は続いて本題の水路です．上流部から，上述の “ 砂 ” をそのまま（空気），もう片方は水を入れて，バイモーダル

次々に投入して堆積作用を見るのがこの実験の主旨です．

な粒径分布をもつ “ 砂 （後述）”
を落します．砂を落す前に，水路は川のアナロジーとなっていて，水路の上部が川の上

児童にはどのように落ちるか予想しよう，と質問します．

流，中間部が中流，下部が下流で，扇形の部分が海，と説

ストークスの法則を知らなくても，空気中と水中だと空気明します．水路の上部に砂を入れることは，上流で山が削中のほうが早く落下することはわかります．一方で，水中られて川に流れ込むことを示しています．更に，直管部分

だと目に見えて分級が起きるので，児童はしばしば歓声をと扇型部分が接合するところ，すなわち，川と海が接合すあげます．砂のうち，大きい粒子が先に落ちるか，小さいるところを何と呼ぶか，児童に尋ねてみます（答えは河口，

粒子が先に落ちるか，
よく観察しましょうと指示を出して，第 1 図 i）
．また，砂を投入する前に，砂がどのように流数回落してみます．そして落した回数が地層として記録さされて，最終的にどこに堆積するか，児童に問い掛けます．

れることがわかります．

海底（扇部）の最深部にたまると答える児童が目立ちます

なお，空気中でも分級作用は働きますが水中に比して小が，はたして，やってみると答えは河口です．予想を外しさいので数 10 cm を落ちる間には分級は見えません．一

た児童はその意外性に驚くようです．そこで，なぜ河口に方で，火山灰など上空高く巻き上げられた粒子についてはたまるのか，砂の動きを観察することで考えてみましょう，と問い掛けます．ここで連続的な投入に移行します（第 5図 i）．多くの児童は活発で，並んで投入してもらいます．

１１回で最大３０人まで回で最大３０人まで(２０人程度が最適)(２０人程度が最適)

1 回の砂は料理用のおたま（第 5 図 i のインセット）1 つ分
です．だいたい，15 ～ 20 回くらい投入すると実験は終了になりますが，人数が多いと 1 回も投入できないことがあるので，おたまに盛る砂を調整して対応します．
連続的な投入では繰り返し同じ現象が起きていることを児童と一緒に確認します．投入された砂は水流で洗われて流されますが（第 5 図 ii），粒の大きさと流れる速さに違いがあるか児童に問いかけます．砂は斉一ではないですが，大きな粒径の砂から下流に移動し，細かい砂は最後に流さi

れます．それが繰り返し起きるわけです．なぜ砂は堆積す
るのが河口なのか，流れる様子をヒントにして児童に問い

空気中
↓
水中
↓
↓

掛けます．河口では川幅が拡がるので流速が急に減し，流れていた砂が堆積する，と答える児童もいます．繰り返していくと，水面に近い，浅いところの砂は運ばれて更に海側に移動していきます．こうして堆積物が沖側に堆積していってできたものが三角州です（第 5 図 iii，第 6 図）．専
門的には水面に近く浅いところは頂置面といい，沖側に移動していった先の斜面を前置面といい，そこにできた地層をそれぞれ頂置層，前置層といいますが，ここでは名称には触れずに，先の斜面では砂が層になって前進していくこ

ii
第4図

実験の様子．
i）実験風景．ii）沈降管に “ 砂 ” を落す実験．児童に実際に “ 砂 ”
を落してもらう．“ 砂 ” は細礫と中粒砂の混合物で，空気中を落下する砂は成層しないが，水中では分級がおこり，成層して堆積．児童から歓声があがることもある．

とを目視で確認します．また，この地層は斜めになっていることにも注目してもらいます（第 6 図）
．アクリルパイプで作った地層は水平でしたから，それとは違い，講義で触れた斜めになった地層（第 3 図 iv）は，このような場所で形成される，ということを学習します．アクリルパイプ
では粒径が大きい砂が先に落下しますが，水路では粒径がGSJ 地質ニュース Vol. 9 No. 11（2020 年 11 月）

323

辻野ほか

大きい砂が流れの先の方で堆積する違いにも注意を向けます．
三角州の形態についての学習がひととおり終ったら，水流を止めて，上下にわかれる堰の上側だけを外して，水位（海水準）を下げます（第 7 図 i）．これは氷期のアナロジー
であり，頂置層が離水する様子が観察できます．この水位を下げる際のコツとしては，乱暴・急激な動作は禁物で，ゆっくり下げることです（時間が押している時は特に手際よくしたいところです）．さもないと前置層が斜面崩壊をi

起こし，続く実験が壊滅的に不可能になります．目立った
斜面崩壊を起こすことなく低海面期を実現できたら，次に，微弱な水流を加えます．この時に蛇口が活躍します．蛇
口がないと最大水流でしか流せません．水路への蛇口で水流を絞った分は，還流の蛇口を解放して過度に水圧が高まらないようにしています．この時の蛇口の加減は，反応の時間差やその時のポンプの調子，三角州の発達程度もあって，やや難易度が高いので，経験を重ねておくことが重要でしょう．
さて，微弱な水流は三角州に至ると，流れた部分だけを侵食し，谷が下刻されていく侵食河川の様相を呈します（第7 図 iii）．谷壁は多少後退したり，流路が振れたりして谷ii

底が拡がります．こうしてできたのが低地です．侵食された砂は更に下流に移動して，新しい河口で新しい三角州が発達します（第 7 図 ii）．古い頂置層は取り残されて段丘（台地）になります．この地形的な特徴を自分たちの住んでいる町，たとえば霞ヶ浦西岸地域にあてはめてみると，川ぞいの桜川低地と，川と川に挟まれた筑波台地，そして霞ヶ浦に流れこむ河口に発達する三角州に対応することがわかります（第 2 図 v）．

iii

５.

中締めとして中野・江口（2015）は地学教育法の研究の過程で，実験第5図

実験の様子（続き）．
i）水路への “ 砂 ” の投入風景．実際に児童に投入してもらう．
ひるむ児童もあるがクラスによりけり．インセットは投入に使用する＂おたま＂ で図のように卵型のほうがよい．円
形の＂おたま＂ は使いにくい．ここでは柄を曲げて児童が使いやすいようにしている（矢印）．ii）投入された “ 砂 ” が流れる様子．iii）流れた “ 砂 ” が河口で堆積し三角州が発達する様子．

器具の宅配（「ジオラボ宅配便」）を推進し，実際に借り出した実験器具で授業実践を行なった藤井（2014）の例をあげ，事前に製作者から実演をまじえてガイダンスを受けてFig05
も実験に失敗することもあり，マニュアル化しにくい実験のコツについて触れています．この報告でも実験のコツについては十分伝えられなかったかもしれません．是非，事前の準備を複数回行っていただければと思います．
今回，紹介したようなメートルスケールの規模の水路実験は小学校単位でなく，市町村の教育センター程度の規模で運用するのが望ましいと考えられます．水路の維持に手間がかかりますし，理科教育に熱心な教員が常にその324   GSJ 地質ニュース Vol. 9 No. 11（2020 年 11 月）

地質標本館における「地層の話」プログラム（前編）

新しい河口

第6図

実験により形成された三角州．
当初の河口が埋積されて河口が海側に前進し，新しい河口となって，それまで海であった地域が低地になっていることを理解させる．

海退のアナロジー（低海面期へ）
i

学校で勤務しているということはありません．本報告は学校現場ではより簡単な水路実験装置の開発の参考になるかもしれません．
境（2006）は市販装置による水路実験は高額かつ準備・
片付けに手間がかかるため簡単な方法が必要ということで，「たまるん」という卓上の水路実験装置を開発しています．20 cm × 10 cm × 10 cm のプラスティックケー
ス（MD ケース）とペットボトルからなるコンパクトなものです．石原（2008）は「ツモルくん」という紙の A4 サ
イズの断面積で幅 8 cm のスリムな水路実験装置，横山

ゆっくり水位を下げないと前置層が崩壊
ゆっくり水位を下げないと前置層が崩壊（2013）は「ち・そうなんです」という小型（A4 の底面積）の水路実験装置を開発しています．かわいいネーミングも新しい三角州

普及上のポイントかもしれません．
新型コロナウィルスへの感染防止対策により地質標本館の水路実験も現在休止中です．より小型の水路実験で三密を避けることが有効なのかもしれませんし，地質標本館の水路を運用できるような状態・方法が見つかるかもしれま
せん．いずれにしても地質標本館として，社会に地球科学を普及する貢献を続けていきたいと考えます．次回は，水

ii

Fig06
路実験に使用する “ 砂 ” について検討した結果を報告しま
す．

侵食河川

第7図

新しい三角州iii

海退を実験で再現する様子．
 i）堰を 1 段解除し，水位を下げる様子．堰はテフ
ロンシートで巻いて水漏れしないようにしている．
ii）海退により渚が海側に前進し，そこに新しく三角州が発達している様子．iii）同じ状態を海側から鳥瞰した様子．高海面期に形成された三角州は台地として取り残される．あひるの在所が台地である．台地の一部を河川が侵食し，新しい河口には新しい三角州が形成されている．

GSJ 地質ニュース Vol. 9 No. 11（2020 年 11 月）

325

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TAKAHASHI Makoto，SHIMOKAWA Koichi，SUTO Shigeru
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（受付：2020 年 10 月 26 日）