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第二章 石の中に隠された秘密

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 1  石板の暗号 top

 前章で知ったように、地層をなした堆積岩の層は、私たちの世界の長い歴史と、人類の出現に先行したいわば動物の王朝の記録を、暗号で記した石の板である。
 その板を割り、そこに記された秘密を発見することは、想像を刺激する真理への挑戦であろう。
 その秘密のいくつかは、現在ではよく解明され、地球の歴史 * の大きな様相の多くは明らかである。
 しかし、その記録のもつもっと微妙な意味を、的確に解釈するためには、今後もますます多くの研究を必要とする。
 この章では、次章以下の記述の基礎となる、化石と地層に関して得られた多くの事実の解釈をどのように行なうかということについて、一般原理のいくつかをまず調べることから始めよう。
 このような原理に基づいて、過去のいろいろな時代の世界が復元されるからである。
 * これについては、井尻正二・湊正雄著「地球の歴史」(岩波新書)にくわしい。

 2  地質学的歴史 top

 常識的にいって、歴史というのは、時間的に互いに引き継いで起きた事件の、原因と相互関係の解釈を伴った、物語であろう。
この点で、類比が許されるとすると、地質学上の歴史と人間の歴史は共通の要素をたくさんもっているといえる。
 たとえば、文明の物語は、複雑な全体をなす世界の多くの部分からの記録に基づいている。
 一国家だけでも、一大陸だけでも、必要なだけ十分の資料を提供するとはいえない。
 というのは、歴史をつくる重要な事件は、互いに継起する文明として、時から時へと、場所的にも移り変わってきたからである。
 ユウフラテス谷の古代文明から、興味の中心は、だんだんエジプトへ、ギリシアへ、ローマへと、そして最後に西欧やアメリカへと移り変わった。

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 物語についての基礎となるのは、年代学である。原因や影響の分析ができるように、時代や期間に分けた時間のものさしが必要であろう。
 このようにして、古代・中世・近世とか、近代・現代というような区分が使われている。

3  地質学的時間尺度 top

 これは、地球の歴史の全期間をおおい、それにより事件が適当な続き順に関連されうるような単位に区分けされている。
 基礎となる記録は、地殻をつくっている岩石、特に堆積岩からなる。
 その記録の重要な部分が、始めは西欧で、その後はよそで発見されたので、それらは、ある時代の岩石がそれより古い時代の岩石の上に位置するというような、いわば合成された柱状断面ともいえる地質柱状図の形で総合されてきた。
 そこで、どのようにして。この総合的記録ができているかを理解しておこう。

 4  地層の累重(るいじゅう) top

 堆積岩は、下の層の上に広がった、未固結の層状の堆積物として、まず始まるので、普通はどんな断面でも、最古の地層は底にあり、各々の地層は、それが乗っている地層よりも若い。
 だから、比較的単純な構造の地域の普通の研究では、地層の上下の連続は、容易に確かめられる。
 この単純で自明の原理が地層累重の法則だ。
 もちろん、乱された地域では、地層の正常な順序が、ひっくりかえった褶曲の下側の肢で見られるように、局部的に反転されることもあるし、あるいは、断層により順序が妨げられたり重複させられたりする。
 しかし、このような異常は、変動の証拠や化石の不自然な産出順序(後述)によって、見抜くことができる。

 5  化石による地層同定 top

 大部分の堆積岩は、それらが積み重なっている間に住んでいた、動物と植物の化石の遺骸を含む。
 ある一定の時間と場所に一緒に住んでいる動物の種の集まりは一つの動物群を構成する。同様な植物の集まりは一つの植物群だ。
 こうして現在のある地域にすむ動物は一つの現生動物群をなしている。
 そして成層した岩石の地層中の化石により記録された動物の集まりも、岩石が形成されつつあった間、すんでいた古い動物群を構成しているのである。
 ちょうど一八〇〇年昔、イングランドのジュラ紀の岩石を調べていたウィリアム・スミスは、それぞれの地層が、上や下のそれらとは異なった独得の動物群をもつことを発見した。


地層が順序よく重なっている例(白亜系宮古層群)、
左側が下位で右側が上位、hは平弁賀層、aは明戸層(36頁参照)

 彼はまた、どの地層の特徴的動物群も、ある地方で、露頭から露頭へと追跡して発見することができるし、そのため、特徴的化石は地層を識別する手引き、あるいは索引として役立つことを知った。
 つまり、極端ないい方をすれば、地層自身を注意深く追跡しなくても、どの露頭においても化石により地層の見分けがついたのである。

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 スミスの時代以来蓄積された莫大な経験は、これが普遍的に適用できる原理であることを証明した。
 これを、“化石による地層同定の法則”という。
 地球の歴史の各時代の動物群と植物群は独得のものだから、広く離れた地域においてさえ、同時代の堆積物であることを認識できるし、ばらばらの断片的記録を一緒につぎ合わせ、それらを適当な順序に置くこともできる。
 ウィリアム・スミスは、なぜ各々の地層が独得の動物群をもつかを知らなかった。
 彼の推論はたんに、地層がゆるく傾斜し、累重の順序が自明であるところの、化石の豊富な岩石の分布する地域の研究に基づいていた。
 むろん、私たちは、生物が進化したので、異なった種類の動物と植物が時間的に互いに続いて生じたということを、今は知っている。
 そして大ざっぱないい方をすると、生物の進化はそもそも汎世界的であるから、同一時代の間に形成された地層のみが同じ動物群をもつことができるということを知っている。
 地質の構造が単純であるところでは、時代から時代へとその地域を占めた動物群の連続は、あいつぐ地層の化石を研究することにより調べられる。
 地層の順序が乱されていない多くの地域で、化石の順序が確認されたとき、私たちは、異なった種類の生物が、地球上では時間によりこの順序で互いにあいついだということを確信できる。


3000万年前北アメリカ・ユーラシア大陸にすんでいた大型サイの一種


三葉竄、古生代の海にさかえだ代表的な節足動物。
(この標本の実物はたった5cmの大きさである)

 三葉虫と恐竜とウインタテリウム *、ブロントテリウム、シャベル象(後の三つは新生代の大型哺乳類)などの出現は、決して、偶然で不規則なものではないのである。
 各々は地質学的歴史のある時代にのみ生存し、各々は地質柱状図のある部分にのみ化石として発見される。
 莫大な種類の動物と植物が存在した相対的時間の記録が、今日では樹立され、地質時代中のそれらの位置が、地質学者の共同作業により世界的に確められている。
 これは、いわばア・プリオリに由来した理論ではなくて、地質柱状図中に注意深く位置づけられた、地層中の動物群の組織的研究により、辛棒強く序々に序々にと遂行されてきた発見が集積されたものである。

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 こうして、地層中に標準化石がどういう順序で産出するかを調べる化石層序学は、長い歴史という試練の風雪によく耐えて、今日でもなお、古生物学におけるバックボーンとしての役割を十分果たしている。ま
 た、化石動物と植物が、明確な順序で互いに続いて起こっては、繁栄し、かつ衰亡していった、という生成・発展・消滅の歴史は、自然における重要な事実であろう。
* 古代に消えた動物のいろいろについては、鹿間時夫著「古脊椎動物図鑑」(朝倉書店)、コルバート著「脊椎 動物の進化」上・下(築地書館)にくわしい。

 6  記録の断片の対比 top

 露頭から露頭へ、あるいは地下の削井(さくせい)から削井へというふうに、各地層の相互の関係を調べ時間的に同じかどうかを検討するために、異なった場所の地層を対応させることを対比といっている。
 それは地史を編む上に、重要な第一段階の仕事である。なぜならば、単一の地域のみですべての地質時間の記録を含むことはない。
 一方、堆積は、常に、世界各地のいろんな場所で行なわれてきた。
 そして、私たちは全地質時代の総合記録をつくりあげるために、ばらばらの断片を発見しては、十分に対比するよう心がけるのである。
 一〇〇年以上もの間、あらゆる国の地質学者が、この試みに協力してきた。
 そして、現在認められている成層した岩石の総厚は、もしすべての地層が直接に累重していたと仮定したならば、ゆうに一五〇キロメートルを超えるほどだと云われている。
 対比という作業を理解するために、二、三の例をあげてみよう。


白亜紀の地層、宮古層群、r羅賀層、t1田野畑屆T郤(驟質砂岩)、
tu同層上部(頁岩)、h平井賀層(石灰貿砂岩)


石に化石が入っている実例(宮古層群)

 夏になると、皆が観光旅行におしかける、風光明媚とうたわれる、東北の陸中海岸国立公園を例にとってみようか。
 ここには白亜紀の地層宮古層群が散在する。
 写真(左)に示した海崖の傾斜した地層は、岩手県下閉伊郡田野畑村の一部で観察されるものである。
 この地方では、南北に二キロ半ぐらいの距離に、同じような四つの岬がある。

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 岬の突端はどこまでも地層の露出が良く、累重関係が観察される。
 岬ごとに地層の性質や上下関係を調べて解った事実に基づき、つなげて考えると、下位から上位にかけて、羅賀(らが)(礫岩)・田野畑(たのはた)(礫質砂岩と頁岩)・平井賀(ひらいが)(石灰質砂岩)・明戸(あけと)(泥質砂岩)に分けられ、この順序で累重していることが解る。
 地層をつなげる作業の上では、特に田野畑層上部の頁岩(けつがん)や酸性凝灰岩の存在が目印しとなるほか、各層で特徴的なアンモナイトなどの化石を産出することも参考になる。
 平井賀層は、この地域の北方に向かって、オルピトリナという大型有孔虫化石をたくさん含む貝殻質砂岩に移り変わることが解るといったぐあいである。
 こういう記録を南北三五キロにわたって散在する宮古層群について情報を集めてまとめていくと、宮古層群全体の様子が解るはずである。
 では、写真の海崖のように露頭が誰の眼にも明瞭に解るところは良いが、そうでないところ、草木の生い茂った山地の場合はどうするか?
 地層の方向にほぼ直角に入った沢(さわ)歩きをやりながら、沢に露出している地層を調べ *、時には山腹や尾根の露頭の観察を加えながら、となり同士の沢の記録を比較検討して、まとめていくのだ。
* 地質の調査法や結果の表現法などについては、たとえば、湊正雄・小池清著「地質調査法」、藤田和夫ほか著「地質図の読み方と書き方」(古今書院)にくわしい。

7  グランド・キャニオンの驚異  top

 もっと解りよい例として、よく知られているアメリカのグランド・キャニオンをあげよう。
 ここは、世界でも珍しい雄大なスケールで、累重する地層の景観を誇示している。
 四四頁の左側の柱状図は、グランド・キャニオンの入口近くに露出する地層を表現している。
 右側は、約一六〇キロメートル東方に離れたブライト・エンジェル・トレイルでの対応する断面である。
 ブライト・エンジェル・トレイルでは、成層した岩石で、一〇の地層が識別され、西側の断面でも一〇の地層がある。
 一方を他方へ対比することを試みると、ブライト・エンジェル・トレイルの一〇番目の地層は、キャニオンの口の一〇番目の地層と同じである。
 なぜならば、
 @それはキャニオンのへりで同一の相対的位置を占める。
 A同じ岩相上の外観(鈍黄色に風化するチャート質石灰岩)を表わす。
 B厚さも同様である。
 C同じ種類の海棲化石を産出するが、これは両断面でこの地層に限られている。


グランド・キャニオン、累重する地層の景観

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 もしもっと証拠が欲しかったら、
 Dキャニオンのへり沿いに進んで、この地層を一方の断面から他方へと追跡することもできる。
 これがグランド・キャニオンを端から端へとふちどるカイバブ石灰岩である。
 同様にして、東側断面の五番目の地層は、西側の五番目の地層と対比できる。
 それは、同じ岩相上の特徴とほぼ同じ厚さを一六○キロメートル以上の距離にわたって保ち、断崖をなすレッド・ウォール石灰岩である。
 さらに、それは特異な化石をもち、きわ立った崖として露出し、キャニオンの壁に沿って連続的に追いかけることができる高台を形成している。
 こういった地層は離れた断面を対比するためのカギとなる地層であるから、私たちは鍵層(けんそう)と呼んでいる。
 けれども、介在する地層については、事情がもっと複雑である。
 東側の断面では、六番目の地層が化石植物と陸棲動物の足跡を伴う、鮮かな赤色砂岩と砂質シルト岩である。


グランド・キャニオンの地質柱状図、左側キャニオンの入口付近、
右側約160km離れて東方のブライト・エンジェル・トレイル

 西側断面の六番目の地層は海棲化石を伴う淡灰色石灰岩である。
 この二つは、レッド・ウォール石灰岩のすぐ上にあって、断面中で同じ相対的位置を占めるように見えるが、それらは全体として岩相が異なり、厚さが等しくなく、共通の化石をもたず、一つは海棲の貝殻だけをもち、他方は陸棲生物の跡をもつのみである。
 ともに、時代的には、レッド・ウォール石灰岩とカイバブ石灰岩の堆積の間のある時期に限られることは明らかである。
 ここで、いくつかの場合が予想されるであろう。
 @西側のカルビル石灰岩の方が古い場合。東方に薄くなり、ブライト・エンジェル・トレイルに達しないで消えたとすると――
 (イ)そこに堆積しなかったか、あるいは、
 (ロ)東側のスパイ層の堆積前に侵蝕しさられたか、
 Aスパイ層の方が古い場合。上に示唆されたような理由のどちらかで西方に薄くなったか、
 Bそれらは異なった環境のもとに形成されたもので、時代的には同時である場合、
 Cそれらは部分的に同時で、一方が他方より多くの時間を代表している。
 カイバブ石灰岩とレッド・ウォール石灰岩を対比するのに用いた基準の大部分はこの場合は適用され得ない。
 というのは、カルピル層とスパイ層は岩相が異なり、厚さは同じでなく、共通的な化石をもたないからだ。

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 しかし、西側のカルビル層は、グランド・キャニオンの壁に沿って東方に追跡でき、石灰岩の層がまず砂質となり、ついで赤味を帯び、ついに赤色シルト岩や砂岩の層と互層するので、それの上部が横に変わることが解る。
 要するに、それは横にスパイ層に漸移している。
 したがって、それらは同時にできたものにちがいない。
 一方が海成層で他方が非海成層であるという、これらの地層のちがいは、堆積の期間の間、広い地帯にわたって、岸が前後に動揺したことを示す。
 けれども、化石は西側のカルビル石灰岩の下部が東側のスパイ層のどの部分よりも古いことを示している。
 だから、カルビル層のこの部分はおそらくブライト・エンジェル・トレイルほど遠くの東方までは伸びていなかったのだろう。
 この考えを確かめるためには、実際には、より精しい野外調査が必要である。するためには、たとえ、グランド・キャニオンの景観が一方から他方への横の変化を表現していなかったとしても、もう一つ別の基礎が用いられるだろう。
 東側のスパイ層の植物化石は、時代の点で、西側のカルビル層の上部の海棲化石と同じ位置を指示すると考えられる。
 実は、このことは、どこか他の地域、たとえばニューメキシコあるいはカンザスで、確かめられているのである。
 そこでは、スパイ植物群とカルビル動物群をもった海成および非海成の地層の互層がある。事実、第三者を通じてこの方法で二つの断面を対比することは、よくやられることである。
 同様な問題は、四番目の地層すなわちムアブ石灰岩とレッド・ウォール石灰岩の間の地層で示される。
 これらは、両断面で同じ相対的位置を保つが、岩相と厚さ、動物群の内容が異なっている。
 要約すると、離れた露頭の地層は、次のような理由で対比されるだろう。
 @岩相の類似、
 A同様な厚さ、
 B地層のいくつかが同時であると知られている地層の重なりにおける同様な位置、
 C露頭間を連続的に追跡すること、
 D地層が岩相的に異なるとき、一方から他方への横の変化、
 E同一動物群、
 F異なる化石、たとえば海褄と非海棲だが、どこか他の場所で一緒に産出していて、そのため同一時代を指示する化石。
 これらは、同時代の地層を対比する方法の例であるがすべてではない。
 普通は、そういった条件のすべてが与えられた状況に適用されるというわけでもない。
 それが用いられれば、それだけ、対比が安全となる、ということである。
 これらの断面の、第一と第二の地層は興味深い問題を提供する。
 一番目のタピーツ砂岩は、化石を産せずおそらく非海成である。
 それは、一方の断面から他方へと連続的露頭で追跡され、明らかに一つの岩相単位である。
 二番目のブライト・エンジェル頁岩(けつがん)は海成層で、非常に独得の、二つの化石帯(後述)を示す。
 下部のものはカンブリア紀前期のもので、上部のものはカンブリア紀中期のものだ。
 けれども、キャニオンの壁に沿って追跡すると、これらの化石帯は、岩相上の境界に平行ではないことが発見される。
 明らかに、対比のための私たちの規準のうちの二つが一致しないのだ。
 横への追跡は次の事を示唆するだろう。
 全タピーツ砂岩は一つの時代のものだ。
 グランド・キャニオンの西側地域では、タピーツ砂岩とブライト・エンジェル頁岩のほとんどすべてがカンブリア紀の前期である。
 だが、断面ではともに、東に向かって位置が上がり、ブライト・エンジェル・トレイルでは、ブライト・エンジェル頁岩のほとんどすべてがカンブリア紀中期である。
 この事実の説明は次の通りである。

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 当地域では海が次第に西から侵入し、砂は、前進する海岸線の前に低い海岸平野の堆積物として広がり、一方、泥は海中に運ばれた。
 そしてカンブリア紀初期の終り頃までは、海はブライト・エンジェル・トレイルの付近に達しなかった。
 この揚合、地層の境界は時代面と斜交する。その証拠は、この断面から非常に明瞭である。

 8  国際的対比 top

 さて、それでは、異なった堆積盆地の地層の国際間の対比はどうするのだろうか?
 地層の重なりの順序を研究する層序学という学問に二つの大事な公理があることについては先に述べた。
 下位にある地層ほど生成した時代が古く、上位に重なっていく地層ほど新しい時代に生成したという考え方と、生成した時代が異なる地層はそこに含む化石内容も異なるので、含まれている化石内容によって、地層の新旧・同時性を判定することができるという考え方である。
 こうして、全地球的にみて、地層の特徴・地層の重なりの順序・含まれている標準化石などから、過去の地史の時代、すなわち地質時代の大きな区分け、たとえば古生代・中生代・新生代とか、三畳紀・ジュラ紀・白亜紀というような区分体系ができている。
 隣りあった地区間の地層対比や世界的な地層対比には、比較的進化が早く分布も広い特定の古生物の種類や種類群の化石で地層を規定していくことが、非常に有効であり、実際的でもある。
 こんなふうに規定された地層群の単位を、化石帯と呼んでいる。
 地層群の中に化石帯を認めて、地層の中での化石帯の重なりの順序を、時代の新旧関係におきかえて、一つの化石帯が一定の地質時代を代表しているとみなして、地層の時代的区分けや、世界的な対比が行なわれてきている。
 これは、前述の二つの法則に基づき経験的に広く試みられ、地球の歴史をはかるものさしとして活用されているわけである。
 こうして、やっと同時代の地層であると判定された地層の分布を一枚の地図の上にプロットする規準ができることになる。

 9  大昔の海の地図 top


北アメリカ南東部の陸地が180m低下したと仮定した場合、
点線は海の侵入する範囲を示す。暗部は深い海(ダンバーより改図)


マレ−シアはかつてアジア大陸の一部であった
(ファンリールより改図)

 もしも、日本列島の周辺の海水面が、一四〇メートル降下したと仮定したならば、宗谷海峡・間宮海峡・台湾海峡・対島海峡はおろか、朝鮮海峡・津軽海峡からも海水は退却し、日本列島は完全に大陸と陸つづきになるばかりか、日本海は内陸の湖となってしまう。
 反対に、もしも北アメリカが一八〇メートル低下させられたならば、ミシシッピー谷は大きな内海となるだろうし、現在の海岸平野は浅い海となり、フロリダは海底の浅瀬となるだろう。
 これらの沈んだ地域には堆積物が広がり、海の貝殻・サメの歯や時にはイルカやクジラの骨を埋める。
 一方、海浜礫やフジツボなどやカキの州は海岸沿いに積もるだろう。
 もしも、その後大陸が上昇したならば、海はもちろん消失するが、これらの海成堆積物は、かつて沈降したことの秘密をあばく証拠の記録を形成するだろう。
 そして、それらを地図上にプロットすることにより、私たちは、多少なりとも正確に、消えた海の激浪の及んだ範囲を復元することができるはずである。
 現在の動植物の生態や分布についての知識も、古い地層が堆積した当時の環境を知る上での重要な手がかりとなる。
 動物の例でいうと、カキは現在多少なりとも海に淡水がまじっているようなところにすんでいるので、地質時代のカキの仲間も、二、三の例外は別として、ほぼ同様な環境にすんでいたと考えられている。
 また、サンゴや有孔虫は、過去現在を通じて海にしかすんでいない。

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 サンゴや大型有孔虫、石灰藻などの化石をたくさん発見することによって、私たちは、その地層を堆積した海が、昔は暖かかったのだろうと推定する。
 たとえば、現在のサンゴ礁は北緯二八度から南緯三一度三〇分までの間にあって、冬の水温が一八度Cを下らない海で、しかも太陽の光の届く澄んだ浅い海で形成されており、過去のものもこれとあまり違わないぐらいの温度の浅海で生じていたと考えられている。
 最近では、化石に含まれる酸素の同位元素の存在比を調べることにより、その生物のすんでいた当時の海水の温度を推定するというように、化学的に地層の堆積環境を知ろうとする試みも行なわれている。
 さて、ここで再びアジアの地図を開いて見ることにしよう。
 たとえば、マレーシアは長い間アジア大陸の一部であったが、最近の地質時代に約六〇メートル沈降し、低い部分は水に侵されて、スンダ陸棚を形成している。
 かつてこれらの低地を横切っていた小川のおぼれ谷は、海底でたどることまでできる。
 ポルネオ・スマトラ・ジャバにすむ大きな動物は、谷が海底に没する前に、この介在する低地を横切ってアジアから移動してきたのである。
 これと同様に、日本でもアメリカでもヨーロッパでも、大きな沈降が過去に何度か生じた。
 そして、陸と海の輪郭は、時代から時代へと、このように広範囲に変化してきたのである。

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 10  失われた大地の復元 top

 地表に広がった堆積物の層は、普通は。`泥のひび割れや動物の足跡やあるいは陸棲動物の骨格や、陸上植物の化石あるいは石炭などの存在により、陸上の環境を示す証拠をもっている。
 熱帯の環境を示すものに、ラテライト(紅土)という堆積物がある。
 赤色砂岩や岩塩層は乾燥した内陸盆地に生ずることが多い。
 その理由は、気候が乾燥し温度が高いと、内陸には現在の砂漠と同じような地域が広がり、盆地状のくぼ地には、赤色ないし紅紫色の特有な堆積層ができるからである。
 岩石中の鉄分の大気による酸化がひどいのでそうなるといわれ、砂岩の砂粒の表面や粒問物質が酸化鉄で汚れていることが多い。
 いわゆる赤色砂岩はこのようにして生成されたのだろう。
 そういう場所では、かん水が蒸発し、そのあとに岩塩層や石膏層が生成される。
 そこで、岩塩層や石膏層のように、蒸発が盛んに行なわれる場合にだけ内海や潟湖の底に沈澱生成される地層が発見されると、地層ができた当時の気候は乾燥していて、その地域の海水も水温が高かっただろうと推定される。
 また、過去のある時代には、石炭層が特に多量に形成されているので、当時が湿潤で温暖であっただろうと考えることも許される。
 ほかにも、たとえば、氷河に特有な侵蝕地形(カール・U字谷・フィヨルド式海岸・氷河湖)や氷河擦痕・氷堆石や氷縞の分布によって、地質時代の氷河の分布範囲とその後の氷河の後退の方向を知ることもできる。
 また、砂漠の丸くなった砂粒堆積物や、三面からなる三稜石の存在は、乾燥気候を示唆するであろう。


白亜系宮古層群、礫岩(下位)と砂岩(上位)

 化石動物と植物は、地層が堆積していたときのおよその高さや気候を指示することさえできるかもしれない。
 たとえば、一般に、植物は動物よりも、もっと密接に、気候に反応し、それに適応した形態を示しやすいということを、私たちは、現生の植物について知っている。
 四季の移り変わりもまず植物に現われるだろう。
 厚い葉のものは乾燥気候に、広い葉のものは暖い地方に、そして細い葉のものは寒冷な地域に多いだろう。
 一つの顕著な例として、ヒマラヤの山高く、カシュミル谷に産出する植物化石の例をあげよう。
 そこでは、三一八〇メートルもの高度で、植物を合む堆積物が、熱帯性イチジクの他に、インドに現存するが高度一八〇〇メートル以下にのみすむ、亜熱帯性の月桂樹の一種を産出している。
 これらの含植物層が形成されていたとき、この地域はずっと低く暖かかったことが明瞭である。
 陸塊は常に露出して侵蝕を受けているので、その表面に積もる堆積物は、そのままだと、ついには再び洗い出され、海中に運ばれる。
 けれども、海にできた地層でさえ、それらが由来した陸地の位置や性質を明らかにする上で、いわば多くの光を投げてくれるのである。

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 運搬を通じて、堆積物は粒子の大きさをそろえ、最も粗い材料はまず最初に静止し、一方だんだん細かい砕屑物がもっと遠くに運ばれる。
 だから、もしも地層の一部が、一方で細粒から他方で粗粒へと、粒の大きさを変えているとき、結局の源は粒度の大きい側の方向に横だわっていたということを、推論できる湯合もある。
 一般に、粗粒の物質は、それを供給していた源の陸地に近いところや水流の強いところに堆積しやすく、細粒の物質はその供給源から遠いところあるいは水流の弱いところに堆積しやすいだろう。
 それから、厚い石灰岩は、暖かい地域の浅い海に、しかも陸地の侵蝕による物質の供給が少ない場所に生じ易い。礫岩や砂岩に含まれている鉱物の粒子は、その供給源であった山地がどんな岩石からできていたかを物語り、その粒子の運搬や堆積の経路を教えてくれる。
 造山運動に伴い花崗岩が入りこんで山地が上昇すると、そこから多量の物質が供給され、その山地の周辺に、アルコースと呼ばれる、長石粒の比較的多い砂岩を堆積している例が多い。
 今問題としている時代の地層について、このような総合的資料を地図上にプロットすることは、当時の陸地の大体の位置と範囲を、指示することになるだろう。
 そして、地層の一群が海成から非海成への変化を示す場合、その時代の概略の海岸線を地図上に引くこともできるだろう。
 若い地質時代の地層の多くについては、これらの基準を適用することは、わりと容易である。
 というのは、それらは、今なお堆積物を供給しつつある陸塊における源を指示するからだ。
 けれども、大昔の地層の多くに適用したとき、それらはもはや存在していない高地を指示するし、場合によっては、その結果は驚くべきものであるやたとえば、カリフォルニアのサン・オノフル櫟岩は西方にむかって粒度を増すから、現在の海岸線を越えた位置に、その大礫の源としての高地があったことを指示する。このことは、大陸には発見されないがほぼ六万四三六〇メートル沖の、カタリナ島に需出する変成岩の特別のタイプの大礫の存在により確認されている。
 そこで、推論は次のように行なわれる。南カリフォルニアの西の島は、サン・オノフル礫岩が形成されつつあった当時に高くそびえその後、沈んだ大きな陸塊のなごりであろうと。
 もちろん、高い起伏と激しい降雨の結果、急速な侵蝕が行なわれ、比較的粗い砕屑物が生じた。
 反対に、低地は細かい泥や溶液状の鉱物質を供給し、暖かい湿った気候は完全な化学的腐敗を導く。
 こうして、堆積物の総合的研究は、たんに陸塊の位置を指示するばかりでなく、それらの相対的な高さや、長い過去の地質時代中一般的であった気候のタイプまでもある程度指示することができる。

 11  山の証拠 top

 山脈の成長と衰えとは、山自身が消滅した後の長い間、岩石中に記録されている。証拠の性質を図で示す。
 ブロックAは、変動前の地域を示す。右手は低地、左手は浅海をもった、成層して平らに横だわった岩石があるとする。
 ブロックBでは、上昇が進行中であり、右手の地層は弱い褶曲で曲がりつつある。
 小川は谷を刻み始め、細かくて良く分解された堆積物の、古いおおいが取り去られ、海に運ばれているところである。
 そして、運ばれたものは、海の泥の層として再び広がるのである。
 しかし、小川はまだ低い勾配をもっているために、砂や礫は少ししかない。
 ブロックCは、強い褶曲と断層が山岳地域にでこぼこの起伏を生じた後の段階を表わす。
 そして、急速な侵蝕が、泥とともに砂・礫を川に流しこむ。

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 海岸地帯までくると、過重な荷をもった小川は、局部的には三角州にまで広がった海岸平野を造る傾向がある。
 とかくするうちに、山岳地域における上昇が、近くの地向斜の沈降により釣り合いがとれる。
 そして、ここで、山岳から由来した堆積物が静止する。
 大ざっぱにいうと、礫と粗砂が海岸近くに、細かい砂と泥はさらに外側まで運ばれることが多い。


山脈の成長と衰え(上からE、 D、 C、 B、 Aの各ブロック)

 12  地向斜のなぞ top

 ところで地向斜という耳なれぬ言葉が出てきたが、これはいったい何を意味するのか、ちょっとだけでも触れないわけにはいかないだろう。
 地球の表面には、アルプス・ヒマラヤを始め、ロッキー、アパラチアなど、非常に複雑な地質構造をもった高い山脈がある。
 こういう山脈を調べると、いずれも浅い海底で堆積した、厚さ数千メートルから一万メートルもある厚い堆積岩と海底火山からふき出た熔岩やそれらが変化してできた変成岩などからできている。
 海でできた堆積岩が、陸上で最も高所にあるヒマラヤ山脈などをつくっているのはふしぎという人がいるかもしれない。
 また、堆積岩がそんなに浅い海でできたのなら、何千メートルも堆積する前に、海が埋まってしまいそうなものだという人がいるかもしれぬ。
 だが心配は無用で、海底が、堆積した砂や泥の重みで少しずつ沈んでいったのだ。
 そのため、海は泥や砂で埋まることなく、いつまでも浅海の状態を続けられた。
 こういう状態が長い間続いた沈降地域を地向斜と呼んでいる。
 これができるところは、大陸と大陸との間や、大陸のまわりの浅い海である。

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 この地向斜が褶曲山脈になるまでには、次のような三つの時期をへている。
 まず地向斜に堆積していった砂や泥は、重みのため、堆積物の中に含んでいた水をおし出し、泥は泥岩に砂は砂岩に変わっていく。
 海底火山からは玄武岩類が熔岩となって流れ出し、地層の間に入ったりする。
 つぎに、これらの厚い地層が堆積すると、その重みで地向斜の下の部分は強くおしつけられ、地球内部からは高熱が伝わってくる。
 高温と高圧のため、砂岩・泥岩などが結晶し始め、変成岩ができてくる。
 この頃、地向斜の中央部は隆起し始め山脈ができるが、全部一度に山脈になるのではなく、山脈の両側には沈降するところも残り、中央の山脈で削りとられた物質が運びこまれて、厚い地層がつけ加わる。


地向斜が褶曲山脈になるまで

 最後に、山脈は隆起を続け、両側の海も次第になくなる。
 厚い地層は烈しく褶曲し、変成作用のためや深成岩が入ってくるため固くなり、多くの割れ日ができて、その割れ目を通って、再び玄武岩類が地下深所からわき出てくるというような規則性がある。
 これは、大陸の下のマントルの対流が両側から地向斜をおしつけ、そのため地向斜はすごい圧力を受けてぐにゃぐにゃにひん曲がり、もり上がって山脈となるのだと考えられている。
 いずれにしろ、地向斜が隆起して山脈ができると、海は狭くなり陸地は広くなるので、気侯はきびしくなり、生物の分布に大きな影響を与える。さて、話を元に戻すことにしよう。

 13  地中の証拠 top

 ブロックDは、上昇地域が準平原化された後の段階を示す。
 山脈は今や消滅し`ゆっくりとした小川が低地を横切って蛇行し、最も細かい堆積物のみを運ぶ。
 輪廻(りんね=遷り変り)は、その地域が再び浸水した状態を示すブロックEで完成する。
 そして、浅い海が、消滅した高地の位置に這い、山脈の根元を細かい泥の層で埋める。
 地表では山脈のすべての形跡が全くなくなっていても、地下には二種類の記録がある。
 一つは山脈がそびえていた場所で、もう一つはそれらの屑が積もった場所の記録である。
 もしその地域が上昇し、いつか後の時代に侵蝕を受けるならば、これらの記録に光が当てられるだろう。
 たとえば、変動する地域では、大きな不整合によって、新しい地層と埋められた山脈とが分けられるだろう。
 その頭を切られた褶曲と断層は、変動の性質やひとつひとつの褶曲と断層塊の大きさについて何かを教えてくれるだろう。
 たとえば、図中のEブロックを見よう。褶曲が、逆断層の左側に開かれており、それの右側では、それらがもっと烈しくつきつぷされ変形されている。
 こういう場合に、主要な褶曲を数え、失われた部分を復元し、それらのおよその大きさを決定することは、わりと簡単だ。
 変動の時代は、変形にまきこまれた地層中最も若い地層よりも後であることは明瞭で、不整合の上にある次の地層よりも古い。
 補足的記録は、左手(黒い部分)の堆積区域に発見される。
 破壊された山脈の屑がここに積もる限り、砕屑堆積物の容積は、山脈の大きさ、高さと決定的な関係をもつはずだ。
 これらの堆積物中の化石は、上昇と侵蝕が起こりつつあった地質時代を教えてくれるだろうし、堆積の記録中最も粗い部分は、上昇する地域の最も急速な侵蝕と最大の起伏とに、時間的に対応するのかもしれない。
 堆積域では、山脈の成長が粒度の増加に、そしてさらに、砂と礫の広範な広がりに反映される。
 山脈が衰えたときは、たぶん堆積物の粒度がもっとずっと細かい状態に戻ることにより示されるだろう。
 だから、もし堆積地域を研究するならば、上昇する山脈の位置と大きさについて、いろいろ推論することができる。

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 もしも太古の山脈の位置がおおわれたままとしても、あるいは初期の記録があいまいとなるまでくリ返し乱されていたとしても、化石により地質時代を決めることは、なお可能であるだろう。

 14  古ロッキー海峡の秘密 top

 この推理を適用した実例として、アメリカの白亜紀後期の堆積物を考えてみよう。
 それらは、メキシコ湾から北極海にまで延びていた、広大な内海を明白に記録している。
 東方では、これらの地層は細粒の頁岩からなり、チョーク質の石灰岩を挾む。
 しかし、西方に向かって。それらは厚く粗くなり、西のふちに沿って、局部的礫岩をもつ砂岩の広大な堆積物を含む。
 明らかに、この物質の源は主に西方であって、それはかなり起伏のひどい高地であったに違いない。
 さらに、西方のへりに近づくと、岩石は陸棲植物と恐竜の骨を含み、場所によっては石炭をたくさん夾在(きょうざい=挟む)する。
 これは、山脈と海の間の沼地の多い海岸低地を代表するのでなければならぬ。
 ロッキー山脈地向斜(一三億六〇〇〇万立方キロメートル以上と算定されている)に、これらの砕屑堆積物の莫大な量を供給するためには、源となる地域から、平均の厚さ約八キロメートルの岩石の侵蝕が必要であったろうといわれている。
 したがって。白亜紀後期の長い間を通じて、この西方の陸塊が連続的かあるいは断続的に上昇しつつあり、山としてそびえていたということが明らかである。
 このような原理的考え方に基づき、約一億年昔の北アメリカの大きな地理的様相は、大陸が広大な海峡により二つの陸地に分離されていて、東側の陸地は広大で低く、西側の陸地はせまくて山岳地帯であったと考えられるのである。

  15  復元される古地理 top

 現在の地球上では、さまざまな自然条件、たとえば海陸の分布・地形・地質・気候などに支配されて、生物分布には地理的な違いがある。
それと同様に、過去の地質時代にも、当時の自然の条件に従って、生物分布の相違があったと考えられる。
 この章で述べてきたような手法によって、同時代を指示する化石とそれを含む地層の性質を基にして、ある地質時代の自然の条件を推定し、ある程度の確からしさをもって、当時の地図を描くことができる。

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 こうして、古代の陸と海を復元する学問は、古地理学という科学であり、推論された復元図は、古地理図といわれる。
 古地理図は、たいてい現在の地図の上に描かれるが、古い地質時代の古地理図では、その後の陸地の移動(後述)が考えられ、また地塊の相対的な動きもあったわけだから、地域間の相対的な距離は、現在とはかなり異なっていたであろう。
 したがって、古地理図を見るときには、そのようなことにも注意する必要がある。
 結局、同時代と判定された地層について、全地球的に各時代ごとに資料を整理することによって、初めて地球の過去を復元し、過去に起こった事件を推理していくことが可能となる。
 では、それについては次章以下で述べることにする。


自亜紀中頃の北アメリカの古地理、
黒色部はその時代の地層の露出する地域

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