2002年6月27日木曜日

2_19 2億4500万年前の大絶滅(その3)

 P-T境界(2億4500万年前)の大絶滅の話も、3回目となりました。前回は、チャートという石から見た深海底での情報に基づいたものでした。今回は、石灰岩という、浅い海で溜まったものを見ていきます。やはり、東京大学の磯崎行雄さんたちのグループの研究成果を参考に見ていきます。
 P-T境界(2億4500万年前)の岩石で、日本で見つかっているのは、チャートが一箇所だけであるのに対し、石灰岩とよばれる岩石では、4箇所から見つかっています。ただし、石灰岩の時代は、P-T境界より少し古く、2億6000万年前となっています。その時代は、M-W境界とよばれています。その時代にも、P-T境界に匹敵するような絶滅が起こっていることが明らかになってきました。そして、M-W境界とP-T境界の時間差は、1500万年(最近の研究でP-T境界は2億5100万年前とされているので、900万年の時間差になります)しかないのです。ですから、非常に短時間で2つの事件が起こったので、後のP-T境界の絶滅の事件が、顕生代で最大のものとなったと考えられています。
 石灰岩は、岐阜県大垣市赤坂、愛媛県東宇和郡城川町、大分県津久見(つくみ)市、宮崎県西臼杵郡高千穂町上村(かむら)の4箇所から、M-W境界のものが見つかっています。さて、このような地層からどのようなことが、わかるのでしょうか。
 石灰岩は、チャートと同じ陸から遠い海の火山(海山とよばれます)の頂上付近の比較的溜まったものです。現在のサンゴ礁をつくっていたような生物の化石の集合した岩石です。石灰岩は、チャートより、ずっと浅い海でたまったのものですから、浅海での影響を記録しています。
 M-W境界の石灰岩は、陸からきた堆積物をほとんど含まないものです。ですから、パンサラサと呼ばれる、当時は一つしかなかった超海洋で、陸からの影響をほとんど受けなかった環境だと考えられます。海山は、できてから数1000kmという距離を、プレートテクトニクスによって移動して、日本列島にたどり着いたのです。
 この石灰岩を見ていくと、M-W境界より下では、黒色の石灰岩で、上は明るい灰色の石灰岩からできています。黒色石灰岩は、有機物をたくさん含んでいます。そして化石は、そんなにおおくありません。一方、上の石灰岩は、化石をたくさん含んでいます。
 そして、重要なことは、M-W境界には、凝灰岩とよばれる岩石が挟まっていることです。凝灰岩とは、火山灰が固まったものです。ですから、どこかで火山が噴火して、はるばると海の真中まで、飛んできたものです。挟まっている凝灰岩は、風化によって、軟らかい、あわい緑色の粘土状態になっていますが、もともとは流紋岩やデイサイトとよばれる火山によるものだと考えられています。流紋岩やデイサイトは、列島(島弧と呼ばれる)や大陸で活動する火山です。
 凝灰岩の暑さは、赤坂では5mmほどで、上村では2mmほどしかありません。しかし、磯崎さんたちは、もっと西に当たる中国四川省北部の朝天の同時代の地層を調べたところ、同じような火山灰を発見しました。そして、その火山灰の厚さは、なんと2mもあるのです。この凝灰岩は、南中国全域で見つかることから、この火山は、非常に大規模なもので、あったと考えられます。それに、なんといっても、この火山は、数1000kmも離れた海洋まで、火山灰を降らせる大規模なものだったようです。
 チャート中にも、M-W境界に相当する時代の凝灰岩が見つかっています。さて、それは、P-T境界にも連動しているのでしょうか。そしてそれぞれの絶滅のシナリオはどんなでしょうか。長くなってしまいました。それは、またまた、次回です。

2002年6月20日木曜日

2_18 2億4500万年前の大絶滅(その2)

 2億4500万年前のP-T境界と呼ばれる古生代と中生代の境界では、無脊椎動物の種の数で、最大で96パーセントが絶滅したと考えられる事件が起こりました。なにか、とんでもない事件がおこったようです。それがどのような事件だったのか、みていきましょう。ここでは、東京大学の磯崎行雄さんたちのグループの研究成果を参考に見ていきます。
 まず、古生代と中生代の境界を調べるには、その時代の地層が必要です。日本でも、数ヶ所で見つかっています。一つはチャートとよばれる陸から遠い海洋でたまった地層です。もう一つは、石灰岩とよばれる岩石です。チャートと同じ陸から遠い海の火山(海山とよばれます)の頂上付近で溜まった現在のサンゴ礁をつくるような岩石です。
 今回は、チャートのみを取り上げましょう。チャートには、どんなことが記録されていたのでしょうか。
 現在のところ、愛知県と岐阜県の県境の犬山地域に分布するチャートに、P-T境界のものが見つかっています。このような地層から、どのようなことがわかるのでしょうか。チャートは、深海にたまったものですから、深海にまでおよぶような事件があれば、記録されているはずです。
 犬山のチャートの大部分は、赤色(正確にはレンガ色)をしています。しかし、P-T境界の地層は、チャートというより、チャート質あるいは珪質泥岩というべきような岩石で、チャートと泥岩の中間的なものです。さらに、、P-T境界部の岩石は、まっ黒の有機物に富む泥岩があり、その周りのものは灰色の珪質泥岩となってあり、さらに離れると、暗黒色から灰色のチャートになり、やがて、赤色のチャートへと連続的に変化しています。その境界部の厚さは、約30mです。
 大部分のチャートの色である赤は、鉄の酸化物の色です。赤鉄鉱(Fe2O3)という鉱物による色です。赤鉄鉱は、酸化的な環境でできる鉱物ですから、当時のチャートの溜まった環境、つまり深海底は、酸素がたくさんあり、鉄を3価まで、酸化させるほどであったことになります。
 ところが、P-T境界の黒色部の地層には、チャートはなく、有機物に富む泥岩になっています。このような岩石は、深海底が還元的な条件になっていたと考えられます。酸化的条件では、有機物は細菌によって分解され、地層に入ることはありません。しかし、還元的環境では、有機物が分解されなかったと考えられます。また、P-T境界付近の黒っぽいチャートには、赤鉄鉱がまったく含まれないで、黄鉄鉱(FeS)という鉄を含む鉱物になっています。
 鉱物の種類や堆積物の性質から、このような岩石は、還元的(酸素の乏しい)環境でできたと考えられます。つまり、犬山地域のチャートができた環境は、赤鉄鉱がたまるような酸素の多い環境であったのに、P-T境界の時期だけ、非常に還元的、つまり酸欠状態になったことを示しています。そして、それは、一時的な現象で、ふたたび酸素の多い、もとの環境にもどっています。
 このような事件は、海洋貧酸素事件とよばれ、過去に似たような事件は何度も起こっています。その継続期間は、100万年を越えることはありません。ところが、P-T境界の事件は、化石の研究から、約2000万年に及んでいて、いちばんの酸欠事件(有機物に富む泥岩)は、1000万年に及んだことがわかりました。磯崎さんは、この酸素欠乏の事件を、超酸素欠乏事件(superanoxia)とよびました。
 P-T境界の時代は、ほとんどの大陸が、パンゲアとよばれる一つ超大陸になっていました。そして、海は一つのパンサラサと呼ばれる一つの超海洋だけでした。有機物に富む泥岩は、その超海洋パンサラサの深海でたまったものです。そんな深海にまで及んだ超酸素欠乏事件は、結果です。なぜそのような事件が起こったのでしょうか。つまり、原因はなんだったんでしょう。謎は深まります。続きは、次回です。

2002年6月13日木曜日

2_17 2億4500万年前の大絶滅(その1)

 生物が、地球の歴史の主要な登場人物として現れるのは、顕生代とよばれる時代です。顕生代は、5億7000万年前のカンブリア紀からはじまり、現在まで続いています。顕生代に入っても、生物の大絶滅は、起こりました。いや、生物がたくさん出現する顕生代であるので、絶滅の記録は、より詳しくわかっています。そんな絶滅の歴史を見ていきましょう。
 地質の時代区分は、地層に含まれる化石(過去の生物)の出現(新しい生物種の誕生)や消滅(ある生物種の絶滅)によってなされます。特に、繁栄して全地球的に広がり、そして絶滅していく種は、時代を区分するのに有効です。そのような化石を示準(しじゅん)化石とよんでいます。
 時代区分されているということは、基本的に、その時代に生物の絶滅があり、新しい生物の出現した、という種の交替劇がおこなわれていることになります。大きな時代区分では、大量の絶滅があったことを意味します。
 顕生代において、大きな時代区分は、古生代と中生代の境界、そして中生代と新生代の境界の2つがあります。そこでは、もちろん大絶滅がおこっています。今回は、古生代と中生代の境界でおこった大絶滅を見ていきましょう。
 古生代と中生代の境界は、古生代最後の時代、ペルム紀(英語でPermian)と中生代最初の時代、三畳紀(英語でTriassic)の頭文字をとって、P-T境界とよばれています。年代では、今から2億4500万年前になります。P-T境界の大絶滅は、顕生代でも、最大の絶滅でした。
 P-T境界の大絶滅は、古くから知られており、1840年にフィリップス(J. Phillips)が提唱しました。それは、ダーウィンの「種の起源」よりも古いのです。つまり、地質学あるいは古生物学は、進化論に先行して、生物の交替劇を、地層から読み取っていたのです。そこには、進化という考えより、天変地異説(カタストロッフィズム)の影響が、強かったのかもしれません。キリスト教的な考えでは、「ノアの洪水」のような天変地異があったと考えられていたのです。そんな天変地異による大絶滅と考えられていたのでしょう。
 さて、P-T境界の絶滅は、いかほどのものだったのでしょうか。それは、すざましいものだったと考えられています。というのも、化石のデータが充分あるので、定量的に、その絶滅が把握できるのです。
 なんと、当時、海で生きていた無脊椎動物の種の数で、最大の見積もりでは、96パーセントが絶滅したと考えられています。もちろん、陸上の生物(昆虫や脊椎動物)にも、絶滅はおよんでいます。ほんの数パーセントしか、この「天変地異」を生きのびることができなかったのです。
 ですから、古生物学で、古生代の生物と中生代の生物は、大きく変化していることがわかっています。消えていった古生代を代表する生物としては、フズリナ、筆石、三葉虫、四射サンゴなどがあげられます。それが、すべていっせいに姿を消してしまったのです。
 では、いったい、2億4500万年前に、何が起こったのでしょうか。何かとんでもない「天変地異」が起こったはずです。そして、もちろん、私たちの祖先は、そのとでもない「天変地異」を生き延びたのです。なにが起こったのかを説明すると、長くなりそうです。次回としましょう。

2002年6月6日木曜日

6_12 6月の誕生石

 6月の誕生石は、アマゾナイトとムーンストーンです。どちらも長石の仲間です。

 アマゾナイトは、不透明で青緑色をしたものです。日本名は天河石(てんがいし)といます。アマゾナイトは、想像どおり、アマゾン川にちなんだ名前です。最初にブラジルのアマゾン川で産したため、この名前がつけられました。しかし、ブラジルではあまり取れず、現在の主な産地は、インドで、その他に、アメリカ合衆国、ロシア、マダガスカル、タンザニアなどです。
 アルカリ長石の仲間で、鉱物名は、マイクロクリン(microcline、微斜長石)といいます。マイクロクリンには、黒、白、ピンク、赤、灰色、緑、青、などさまざまないろのものがあります。しかし、青緑色のきれいなものだけをアマゾナトとして宝石とします。色のきれいなものは、ヒスイの代用品としても使われることがあります。この青緑色は、鉛によるといわれています。
 ムーンストーンの日本名は、月長石(げっちょうせき)です。名前からわかるように、長石の仲間です。正長石(orthoclase)というカリウムを比較的多く含む長石です。
 正長石(単斜晶系)の化学組成は、マイクロクリン(三斜晶系)と同じなのですが、結晶構造が違うので、別の鉱物となっています。
 みがいたものは半透明の輝きを持ち、宝石となります。青や白色の美しい輝きがあり、月の光のようにみえます。このような輝きは、正長石の中に成分の違う曹(そう)長石(ナトリウムに富む長石)の層ができたものです。2種類の長石の薄い層が、何枚も重なり、そこに光が反射したものです。曹長石のほうが薄いと青みをまし、多いと白みが増します。
 このような薄い2種類の鉱物からできた構造は、ラメラとよばれます。ラメラは、離溶(りよう)とよばれる現象でできたものです。薄い層となったものをいいます。
 離溶とは、高温でできたとき、もともと一つの結晶だったものが、温度が下がる時、別の安定な2つの鉱物に分離したものです。このような鉱物は、固溶体とよばれる性質を持つもので、長石、輝石、磁鉄鉱などでも、よくみられます。
 正長石(KaAlSi3O8)から曹長石(NaAlSi3O8)までの間では、カリウムとナトリウムの交換を連続的におこり、さまざまな結晶ができます。長石では、1000℃から700℃の間の温度では、一つの結晶として存在できますが、700℃以下の低温では、正長石に富む結晶と曹長石に分かれます。できたときの長石の組成によって、正長石と曹長石の量は決まってしまいます。離溶する曹長石は、曹長石成分からだけでできているのですが、正長石は、正長石に富みますが、純粋なものでありません。
 正長石でも、きれいに離溶がおこり、光を美しく反射できるも大型のものはなかなかなく、まれになります。ですから、大きなムーンストーンは、貴重なものとなります。つまり、高価になります。