東大 理学系研究科 地球惑星科学専攻 地球科学 2025年度 院試 過去問 解答例・解説（全2問）

方針

第I問は，計算問題と短文説明問題が混在している。計算問題では「どの量をどの方向に射影するか」「貯蔵量をどのフラックスで割るか」を明示することが得点の中心である。短文説明では，単語だけでなく，なぜ年代や温度変化の制約になるのかという因果関係を書く。

地層の厚さの検算

同じ標高で東へ進むと，東傾斜の層理面を上位方向へ横切る。層厚は層理面に垂直な距離なので，露頭面上の水平距離 $250\,\mathrm{m}$ そのものではない。傾斜角を $\theta$ とすれば，水平距離 $d$ に対する層厚は $d\sin\theta$ である。$\theta=30^\circ$ なので半分になり，$125\,\mathrm{m}$ となる。典型ミスは $250\cos30^\circ$ とすること，または露頭に沿った見かけの距離をそのまま層厚にすることである。

放射年代の読み方

放射性同位体の残存量は，経過時間が半減期の何倍かで決まる。本問では $t/T_{1/2}=1/2$ なので，半分の半分ではなく「平方根としての半減」である。したがって残存割合は $1/\sqrt{2}$ で，約 $70\%$ になる。$3.5\times 10^8$ 年が半減期の半分であることを見落とし，$50\%$ としてしまうのが典型的な誤答である。

化石年代と放射年代のずれ

化石は堆積物がたまった時代を制約する。一方，火山灰中の鉱物の放射年代は，鉱物中の同位体時計が閉じた時点を示す。火山噴火時に新しく晶出した結晶なら噴火・堆積年代に近いが，古い基盤岩やマグマ溜まりから取り込まれた結晶なら，堆積年代よりはるかに古い年代を示す。答案では「測定誤差」ではなく「継承結晶・異質結晶」を原因として書く。

炭素の平均滞留時間

平均滞留時間は貯蔵量を流出量で割る。大気では，大気から土壌・海洋へ出る大きな交換フラックスを使うため数年程度になる。地球表層全体では，大気・土壌・海洋の内部交換は系の中で回っているだけなので，岩石圏へ出る小さなフラックスだけが流出である。そのため $10^5$ 年規模となり，気候安定化の長期過程を表す。内部交換まで分母に入れると，表層系の滞留時間を不当に短く見積もる。

気候フィードバックの書き方

フィードバックの答案では，「温暖化で何が変わるか」と「それがなぜさらに温暖化を強めるか」を一続きで書く。雪氷アルベドのほか，水蒸気量の増加による温室効果の強化，永久凍土融解による $\mathrm{CO_2}$・$\mathrm{CH_4}$ 放出なども正答になりうる。ただし，単に「氷が溶ける」とだけ書くと加速機構の説明が不足する。

プルーム問題の要点

ホットスポットは深部からの高温物質上昇，大地溝帯は大陸リソスフェアの伸張と上昇流に関連づけられる。一方，海溝は冷たい海洋プレートの沈み込み，大陸衝突はプレート収束による地殻短縮が主因であり，ホットプルームの代表例ではない。ホットプルームとコールドプルームの説明では，上昇・下降の向きだけでなく，核付近，下部マントル，上部マントル，海洋リソスフェア，相転移境界を結びつけると答案の密度が上がる。

試験で書くべきポイント

短文指定のある小問では，指定語句を含めつつ，因果関係を 1 文で閉じるのがよい。例えば大量絶滅の説明では「プルーム活動」から「大規模火成活動」，さらに「温室効果ガス・硫黄化合物・海洋無酸素化」へつなげる。現象名だけを列挙するより，環境変化が生物に与えるストレスまで書く方が採点者に伝わりやすい。

方針

第II問は，海洋プレートの形成・老化・含水化と，沈み込み帯の地震・変成・構造地質を横断して問う。用語問題では標準的な岩石名・現象名を外さないこと，記述問題では指定語句を単に並べず，物理過程の順に接続することが重要である。

海洋地殻の標準層序

中央海嶺下では，マントルかんらん岩が減圧融解して玄武岩質マグマを生じる。下部ではゆっくり冷えてはんれい岩になり，上方では岩脈群を作って，海底面では急冷して枕状溶岩になる。$B$ を「かんらん岩」とすると，それは地殻ではなく主に上部マントルの岩石を答えていることになり，典型的な取り違えである。

斜長石の組成式

An-Ab 系では，An 成分が増えるほど $\mathrm{Ca}$ と $\mathrm{Al}$ が増え，$\mathrm{Na}$ と $\mathrm{Si}$ が減る。An$_{20}$Ab$_{80}$ の係数は $$0.2\,\mathrm{CaAl_2Si_2O_8} +0.8\,\mathrm{NaAlSi_3O_8}$$ として平均すればよい。酸素はどちらの端成分も 8 なので $\mathrm{O}_8$ のままである。電荷も $$0.2\times2+0.8\times1+1.2\times3+2.8\times4=16$$ となり，酸素 $8$ 個の $-16$ とつり合う。

水深と年代の平方根則

若い海洋プレートでは，熱は主に鉛直一次元の熱伝導で逃げる。このとき冷却境界層の厚さは時間の平方根に比例して増すため，熱収縮による沈降量もおおむね $\sqrt{t}$ に比例する。答案では数式まで不要な場合が多いが，「冷却」「リソスフェアの厚化・高密度化」「アイソスタシーによる沈降」を一続きで書くとよい。

磁気縞模様による年代推定

海嶺軸で作られた玄武岩は，キュリー温度以下に冷えると磁化を固定する。地磁気は過去に何度も逆転しているため，海嶺から左右対称に正帯磁・逆帯磁の縞模様が並ぶ。この縞を地磁気逆転年代表と照合することで年代を推定する。典型ミスは，磁気異常を「現在の緯度」だけの情報として説明し，逆転年代尺度との対比を書かないことである。

石灰質軟泥と珪質軟泥

石灰質軟泥が保存されるかどうかは，生産量だけでなく溶解と水深に強く支配される。海洋底が冷却沈降して深くなると，炭酸塩が溶けやすい深度に入り，石灰質殻は残りにくくなる。その結果，深海でも保存されやすい珪質殻が相対的に目立つ。ここで「海嶺から遠いほど生物が少ないから」とだけ書くのは不十分で，炭酸塩補償深度に触れるのが安全である。

含水化の場

海洋プレートの含水化は，海水が岩石内部へ入る割れ目と，水と反応する鉱物がそろう場で進む。中央海嶺近傍では熱水循環により海洋地殻が変質する。海溝外側隆起帯ではプレートの屈曲で正断層が発達し，水が深部まで入りやすくなる。特にかんらん岩の蛇紋岩化は，沈み込み帯へ水を運ぶ重要な過程である。

変成帯の対応

低温高圧型と高温低圧型は，日本列島の対になった変成帯として三波川変成帯と領家変成帯を覚えるとよい。ただし暗記だけでなく，前者は沈み込み帯の低地温勾配，後者は島弧火成活動に伴う高地温勾配という形成場まで書く必要がある。

褶曲軸の求め方

層理面の走向・傾斜が複数与えられたとき，褶曲軸は各層理面に共通に含まれる方向として近似できる。ステレオネットでは層理面を大円で描き，それらが集まる交点を読む。選択肢の中では水平軸ではなく，北東へ約 $30^\circ$ 傾く軸が最も整合する。走向だけを平均すると誤りやすい。

シュードタキライトの判断

高速すべりの摩擦発熱で岩石が溶融し，急冷した断層岩がシュードタキライトである。黒色脈，ガラス質から微晶質の基質，角礫状の母岩片，母岩へ入り込む注入脈などが観察上の手がかりになる。カタクレーサイトや断層ガウジは破砕を主体とする断層岩であり，摩擦溶融を示すとは限らない。

発見例が少ない理由の書き方

指定語句を使う問題では，その語が因果関係の中心になるように置く。本問なら「間隙水圧が高い」から「有効応力が低い」，その結果「摩擦発熱が小さい」ので「溶融・保存・認識が難しい」とつなぐ。単に「水が多いから見つからない」と書くより，力学的理由が明確になる。