３．簡易な地形モデルの作成方法と断層地形モデルへの応用 ○ 右の写真は，「はじめに」のところで示した地形（等高線）モデルの展開図と組み合わせのための切れ込みの付け方を示したものである。右の図はパネル化して作る立体であるが，よく知られている従来の地形立体化の方法は，地形図に描かれた等高線を分解して何枚もの厚板に写し取り，それらを重ね合わせて作る必要があった。ここで紹介する地形モデルの作成方法は，まったく新しい発想で考え出したもので，たった２枚の地形図のコピーだけで簡単に立体地形を完成させる方法である。単純ではあるが，非常に応用例が広い作り方なので，活用していただきたい。 簡単な地形モデルの作成方法 ○ 等高線の間隔と傾斜の違いがよく分かるように，手にとってさまざまな方向や角度から見ることができる地形モデルを作った（下の左と中央の写真，右の写真は等圧線モデルへの応用）。 厚板を重ねた立体地形 等高線をずらしてカット 等圧線モデルに応用 ○ 写真を見ただけで分かるように，２枚の同じ地形の等高線図をそのまま発泡ポリスチレンボードに貼り付け，その２枚で切り取る等高線をずらしてそれぞれ等高線を１つ飛ばしにカッターで切り取り，それぞれの切り取った部分を残された等高線の位置に合わせて交互に重ねて貼り付けるだけの作業である。いとも簡単な方法ではあるが，このような発想は意外にこれまで紹介されずにきたのではないかと思う。 ◆ 授業での活用：右上の写真は，気象関係の学習での応用で，教科書に出ている等圧線の図をそのままＢ４大に拡大コピーして２枚の段ボール紙に貼り付け，カッターで切り取って重ね合わせたものである。高気圧，低気圧や気圧傾度が地形の等高線との比較で立体視できて説明の際大変重宝した。 断層地形モデルの制作 ○ 地震により大きな被害を出した「兵庫県南部地震（阪神･淡路大震災）」は，発生から早７年を経過したが，その時の恐怖と驚きの体験は今だ記憶に新しい。 最大の変位を示した平林地区の野島断層 大阪南部に住んでいる筆者の近辺でも屋根瓦がずり落ちたり壁に亀裂が入り，食器が散乱して割れるなどの被害があった。ところが昨年度本校（岸和田市）で１年生を対象に地震の授業をしたときは，生徒が小学１年生のときの体験であり，大震災の記憶が薄れかけてきていた。当時のビデオ映像や地震関係の書籍を見せたり，わたし自身が撮った写真を見せて，体験を思い起こさせるようにした。その中で，最大変位の平林地区の断層地形モデルを使った授業を行ったので紹介する。 ○ ３年前，大阪の地学教師グループで毎年行っている研究発表会で何か話せる内容がないかと模索していたとき，大阪教育センターの教育資料「兵庫県南部地震」のあるページが目にとまった。そこには，野島断層が通る北淡町平林地区で，震災の起こる５年も前に発行された地質図｢明石｣に活断層の存在が明らかにされており，約２万年前の段丘面の右ずれから平均変位速度が，鉛直方向に約0.5ｍ／千年，右ずれ方向に約１ｍ／千年と見積もられていたことが書かれてあった。地震後のトレンチ調査で，野島断層は約２千年前に動いたことも明らかになり，今回の２ｍに達するずれの量が，以前に見積もられていた平均変位速度と調和的なことが分かった。この事実は教材として大変興味深いことなので，「野島断層の段丘面のずれ」の図を直接立体化してみたら，生徒に提示して説明しやすいのではないかと思い立った。 ○ 当初は，そのページに載っていた地図を拡大コピーし，２枚の厚紙に貼り付けて制作した。今回は，タック面のついた５mm厚の発泡ポリスチレンボードが見つかったので，5.4 mmが等高線間隔の10ｍ に一致するように図を拡大し(およそＢ４強)，実際の起伏に近い立体化を目指した。以下に紹介するので，制作過程を写真で追って見ていただきたい。 1) ２枚の地図を貼りつけ 2) １つおきに切り取る 3) 交互に接着していく 4) ほぼ立体が完成 5) 断層と周辺を補強する 6) 着色し、切り離す ◆ 授業での活用：通常の授業では制作作業はできないので，段丘面のずれが描かれた地図と，変位量に関するデーターを空欄にしたものと，逆断層や横ずれ断層の図をプリントして配布した。時間に余裕があるときは，段丘面の着色作業や厚紙に貼って断層位置で切り離して横ずれを実感させた。段丘面のずれが描かれた地図をそのまま立体化した地形モデルを提示して興味を引き，段丘崖の存在や南東側（山側）の上昇，段丘面の右横ずれ，河川の断層による屈曲，などを観察させるようにした。活断層でずれていった方向をモデルを使って確認させ，２万年で20ｍ右へずれ10ｍ上昇したことから千年あたりの変位量を計算させた。そして，教科書の写真(p.108)から，今回の地震の変位が２千年間のひずみの蓄積の結果動いたことと調和的であることを実感させた。 ※ 今回の地震で海側と山側の地盤がどのように移動したのか，モデルを実際にを実際に動かして説明する。 （現れた地震断層の計測資料と写真を使って。） ４．断層にはたらく力の判定器の提案 ○ 野島地震断層の立体モデル化によって，思わぬ発見がいくつかあった。たとえば，モデルの断層を真上から見るとゆるく屈曲して見えるのは，断層面に傾きがあるので地形に沿ってそのように見えるということを，このモデル化であらためて実感したことである。さらに，断層のタイプを説明するためのブロックモデル図の記述にも問題点のあることに気がついた。 　右の図のように，正断層は「引っ張る力」で生じるような記述を見かけることがある。筆者も特には疑問を持たずに，ブロックモデルで押したり引いたりして正断層と逆断層を説明してきていた。しかし，モデルを動かすように都合よく「引っ張る力」で正断層ができるのだろうかと疑問がわいてきたので，手元にある中学校用や高等学校用の理科資料集を見直してみた。すると断層についての記述はさまざまでどうも混乱があるようであった。 断層のタイプを，水平方向にはたらく力に よって説明するブロック図（参考文献３） 目からウロコ…の「断層（圧縮応力）判定器」 ○ 筆者がそうだったように，多くの人が「断層モデル」を見て，誤った解釈をしてしまうようだ。というのは，もともと断層の変位の向きを示した矢印を見て，そのままの向きに力が働いているのだと思いやすいのである。（例えば東西方向の横ずれ断層があれば，変位の矢印で力が東西方向に働いてできたと錯覚すること）。いくつかの資料集でもこのことが混同されて記述されていた。今回，地震断層の立体モデルを作っていろいろな角度から見ているうちに，目からウロコが落ちるように筆者の断層理解が大きく変わってしまった。 ○ 封圧下での 岩石破壊 右の図のように，最大主応力（圧縮主応力）と最小主応力の差がある限度以上になると，最大主応力と30〜35°程度の角度でずれ破壊が生じる（共役断層面の交角はおよそ60〜70°になる)。高校生向けの地学資料集の解説や地学事典を調べていく中で，主応力の向きをさまざまな方向に向けて考えてみると，「なんだ，地震のタイプは人間の都合で勝手に決めただけで，実は圧縮主応力の向きが違うだけで，正断層にも逆断層にも横ずれ断層にもなるんだ！」というこことに改めて気がついたのでした。<ちなみに正断層（normal slip foult）は，イギリスの炭坑で，たまたま上盤が落下した側へ傾斜している断層が圧倒的に多かったので，それを正（normal）としたという。> 　それなら岩石の破壊実験と同じようなモデルで，すべてのタイプの断層が説明できるはずだ。そこで，共役関係の断層が裏表になるようにした「断層判定器（圧縮主応力判定機）」がひらめいた。 ＣＤケースで断層の最大主応力を判定 ○ シングルＣＤケースの表と裏に互いに共役関係の断層を表現して貼り付けたモデルを開発した（右上の写真）。これを用いると，立てたり，横にしたり，寝かせることで，すべてのタイプの断層の圧縮主応力の方向を推定することができる。ケースの向きで断層の種類が分かるようにラベルの向きは変えて貼り付けてある。野島断層のモデルにあてはめて使ってみると，右ずれの逆断層で，圧縮主応力がおよそN80E方向となる(右下の写真)。 この方向は，野島断層に直近の井戸枠が変形破壊された方向からも実際に確認されている。 （※参考文献２） 上奥から順に、正断層、逆断層 左ずれ･右ずれ断層の主応力方向   ◆ 授業での活用：地震断層の立体モデルで「断層判定器」を使って圧縮主応力の推定を行う。ずれの方向を合わせれば，右ずれの逆断層であることが分かる。近畿地方の断層系が東西性の大きな力で形成されたことがこのモデルで理解でき，プレート運動とも関連づけて考えられるようになった。 ５．おわりに ○ 今回，このレポートをまとめる機会を得て，改めて「手作りで実感できる立体」の効用が明きらかになった。ところで，誤ったモデル化を行うと「モデルのための説明や解釈」で納得してしまうことがある。このようなことに陥らないよう，自然と向き合って，より正しい理解が得られるようなモデル作りをこれからも目指していきたい。 ＜参考文献等＞ １． 平成元年度東レ理科教育賞 受賞作品集：東レ科学振興会 p.43〜45 「手作りで実感できる簡易立体地下模型」……濱塚　博 ２． 教育資料 兵庫県南部地震：大阪府教育センター，平成９年１月発行 p.27〜31 「野島地震断層」「野島地震断層近くの円形井戸の変形」 ３． 兵庫県南部地震を考える：兵庫県立人と自然の博物館，1996年３月発行 p.13，p.18 「断層をしらべる」「断層を動かす力」 ４． 地域地質研究報告，５万分の１地質図「明石地域の地質」：地質調査所，1990年 p.55〜57，「野島断層」「野島断層による段丘面の変位地形」 ５． 新版地学事典：地学団体研究会編，平凡社，1996年10月20日発行 p.669，p.790 「正断層」「断層」 １ページ