＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
Index　一章　二章　三章　四章　五章　六章　七章

四章　海の役割

1 神話にえがかれた海の世界 top 　「始めに神が天地を創造された。地は混沌としていた。 　暗黒が原始の海の表面にあり、神の霊風が大水の表面に吹きまくっていたが、神が、『光あれよ』と言われると、光ができた。 　神は光を見てよしとされた。 　抻は光と暗黒との混合を分け、抻は光を昼と呼び、暗黒を夜とよばれた。 　こうして夕あり、また朝があった。以上が最初の一日である。」 　これは、キリスト教でもちいられる旧約聖書のなかの『創世記』の一節です。 　『創世記』では、神が地球とそこに住む生物を六日間でつくったことになっています。 　このことが科学的でないのはもちろんですが、海が初めからあったことは、この文章からもわかると思います。 　一方、日本の代表的神話である『古事記』にも、天にいたイザナギノミコトとイザナミノミコ卜という神が、下界に最初の陸地であるオノコロ島をつくった話がのっていますが、島がつくられる前の下界は、大海原とされていました。 　このように、海が陸地のつくられる前にあったという話は、インドやエジプトの神話にも登場してきます。 　どうやら、広くて大きな海は、食物だけでなく、多くのめぐみをさずけてくれるところから、世界の人々に、母なるふるさとという考えを共通にいだかせていたようです。

3 二酸化炭素の貯えられた石 top 　では、つぎに見方をかえて、大気の中に含まれる微量成分の二酸化炭素をとりあげてみましょう。 　地球大気の二酸化炭素が、金星のものにくらべていちじるしく量が少ないのは、つぎの二つの理由によるためです。 　一つは、二酸化炭素が水に溶けて炭酸イオンとなり、それがカルシウムやマグネシウムイオンと結合して炭酸塩岩をつくるからです。 　もう一つは、植物の光合治によって、二酸化炭素からつくられた有機物の一部が、地下に埋もれて、化石有機物として貯えられるからです。 　このような化石有機物の主成分は炭素で、それらの有機物の九○％以上は、水にも酸やアルカリにも、また、ベンゼンやアルコールといった溶媒にも溶けません。 　この不溶性の有機物はまとめてケロジェンとよばれています。

　ケロジェンという語は、ワックスを意味するギリシア語のケロスに由来し、元々はスコットランドの油母頁岩（ゆぼけつがん、オイル・シェール、石油を含む泥岩の一種）の中の不溶性有機物にあたえられた名前で、油母と訳されることもあります。
　化石エネルギーとして知られる石油や石炭も、化石有機物の一部なのです。
　世界の石炭の埋蔵量を一七兆トン（そのうち採掘できる量は一〇兆トン）、石油の埋蔵量を七兆二〇〇〇億バーレル（三兆トン）とすると、この二つが地球の化石有機物全体の中で占める割合は、それぞれ○・一三％と○・○一％にすぎません。
　地下に埋もれている化石有機物の量がいかに大きいか想像できるというものです。ただし、石油は埋蔵量のすべてが取出せるわけではありません。
　取出すことのできる量は可採鉱量とよばれ、その量は二兆バーレル（三〇〇〇億トン）といわれています。

石油や石炭については、このシリーズにそれぞれの巻がありますから、参考にしてください。 　話がわき道にそれてしまいましたが、大気中に含まれている二酸化炭素の炭素量は六四〇〇億トンですから、炭酸塩岩やその他の淮積岩中に含まれる、有機物以外の炭素の全量である六四〇〇兆トンの一〇倍（16.4×10の16乗トン）という量は、大気中の炭素量の一〇万倍という膨大な量になります。 　また、有機物の場合でも、その量の二万倍という値になります。 　地表の二酸化炭素については、海水に溶けこんでいる量を無視するわけにはいきません。 　その量は炭素量に換算して三八〇〇兆トンの一〇倍といいますから、大気全体の量の一〇倍にあたります。 　このような見方にたって、炭素という元素の動きをとらえると、図4-4のようになります。

　大気中の二酸化炭素は、図で示された二つの経路を通って地下に貯えられているのです。
　このようにして地殻に封じこめられた炭素は、分解を受けて二酸化炭素として大気中へ放出されるという循環をくりかえしています。
　このような循環を、炭素の地球化学的サイクルとよんでいます。

　4 岩石に閉じこめられた太古の空気 top

　大気中の二酸化炭素そのものの量が、地球の歴史の中で、どのような変遷をたどったのかを調べる方法は、現在のところ全くありません。
　もし、大昔の大気が岩石の中に封じこめられて、現在もそれが変化しないで残っているとすれば、それは大気の歴史の謎をとくすばらしい研究試料になることでしょう。
　そのような考えにたって、チャートという緻密な岩石を研究した人もいます。
　チャートを加熱して、中に封じこめられているガスを追いだし、そのガスを分析するという方法です。
　チャートというのは、海水中の珪酸分か堆積してできた岩石で、その成分は二酸化ケイ素（ＳiＯ2）で、化学組成は石英（水晶）と全く同じです。
　しかし、結果は期待はずれで、中に含まれているガスは現在の大気の組成と同じだったそうです。
　いくら緻密な岩石とはいっても、長い地質時代の間に、現在の大気と交換されてしまったために同じになったのだと考えられています。
　それでは、二酸化炭素を手がかりにして、大気の歴史を調べることは不可能なのでしょうか。

　5 先カンブリア時代の石灰岩 top

　すでにお話したカタストロフ的な初期脱ガス説にしたがうと、地球の歴史のはじめころ、少なくとも今から四〇億年くらい前までには、現在の海水や大気の八五％の量は地球の内部からはき出されてきたことになります。
　二酸化炭素も例外ではないとすると、それだけで三〇気圧を上まわるほどの大量のガスが大気中に出てきたことになります。
　そうなると、二酸化炭素による温室効果で地球の温度はどんどん上昇したはずです。
　温室効果については、あとでまたお話しますが、簡単にいうと、二酸化炭素が温室のガラスの役わりをはたして、温室の中（大気中）の温度を高くする作用のことです。
　ところが、地質学上の証拠のある三八億年前以降の地球史の中では、そのような爆発的な気温の上昇はありませんでした。
　したがって、大気中に出てきた二酸化炭素は、炭酸塩となってすぐに海底につもり、大気中から除かれていった、と考えざるをえないことになります。
　三五〜三八億年も古い地質時代につくられた岩石は、おもに溶岩や火山の噴出物で、その中にチャートや泥岩などがふくまれています。
　しかし、炭酸塩岩はわずかしがありません。
　そして、それらの堆積物は浅い海でできたという、いくつかの証拠があります。
　それらの古い岩石の上に、三一〜三二億年くらい前にできた地層が重なっています。
　その地層も浅い海でできたもので、砂岩や礫岩なとがらつくられています。
　炭酸塩岩の量が少ないこともその特徴です。そうなると、先カンブリア時代のはじめのころに、大量の炭酸塩岩がつくられ、そのために大気中の二酸化炭素がとり除かれるという説明は、地質学上の事実とあわないことになります。
　ところが、このような意見にたいして、地質学上の事実には限界かおる、と反論してくる人たちがいます。
　先カンブリア時代初期の地質についての議論をするとき、対象となる地域は、南アフリカ・西オーストラリア・グリーンランドのイスア地方・シベリア台地などです。
　これらの地域に分布している先カンブリア時代初期のころに堆積した地層は浅い海でつくられた、とお話しましたが、それらは地球全域をカバーしているわけではないため、そのような環境はごく限られた場所だけの話である、とする考えかたです。
　つまり、先カンブリア時代の海にも、現在の大洋にあたるような海域があって、大量の炭酸塩はそこに堆積し、そのようなところは今も陸地になっていない、というのです。

　6 地殻と海洋底をさぐる top

ここで、固体地球の一番外側をおおっている地殻についてお話してきましょう（図4-5）。 　地震波の速度は、地表から深くゆくにつれて大きくなり、大陸地域では三〇〜四〇キロメートルの深さで、毎秒七キロメートルから八・二キロメートルヘと急に変わります。 　これがモホロビチッチの不連続面で、略してモホ面ともよばれています。この不連続面が地殻とマントルの境にあたります。 　さらに、大陸地域の地殻をくわしく調べると、地殻の中ほどに、地震波の速度が変わるもう一つの不連続面があります。

　この不連続面はコンラッド不連続面とよばれ、この面より上は花崗岩（かこうがん）に似た岩石からなることから花崗岩質層とよばれ、それより下は玄武岩に似た岩石からなることから玄武岩質層とよばれています。
　これにたいして、海洋地域の地殻は五〜六キロメートルとうすく、花崗岩質層がなく、玄武岩質圈だけからつくられています。
　その上には、うすい堆積物かおるだけで、しかも、それらの時代は約二億年前の中生代ジュラ紀までで、それよりも古い時代の堆積物はみ使っていません。
　先カンブリア時代の堆積岩が海洋底にみつかる可能性は全くないのです。

　7 モホール計画 top

8 漂（ただよ）う陸地 top 　プレート・テクトニクスという現在流行している仮説によると、太平洋の海底には、地殻と上部マントルの上層をあわせだ部分が一枚のプレート（「平らな板」の意味）として、日本海溝付近で大陸の下にもぐりこんでいる、といわれています。 　そのプレートの動く速度は、年間数センチメートル程度と大変遅いために、観測でプレートの動きをとらえることは非常に困難です。 　しかし、最近では、準星（クエーサー）とよばれる遠い天体から地球にやってくる電波を、日本や北アメリカ・ヨーロッパなどの電波望遠鏡で観測して、数センチメートルの精度で、二地点間の距離をはかるという計画がすすめられています（図4-7）。 　この観測には、郵政省電波研究所鹿島支所にある直径二六メートルのパラボラアンテナが役だっています。 　この観測によって、プレートが本当に動いているのかどうか確かめることができる、と期待されていました。 　一九八五年になって、ハワイ諸島は日本にむかって一年に八センチメートルの速さで動いているという結果が出されました。 　このようなプレート・テクトニクスの仮説が先カンブリア時代にもあてはまると考えれば、先カンブリア時代初期の炭酸塩岩がプレートとして地下にもぐりこんで、マントルヘ戻ってしまった、という主張も生まれてきます。 　そうなると、カタストロフ的な初期脱ガス説によってつくられた大量の二酸化炭素は、炭酸塩岩として海溝に沈み、ベルトコンベヤー式に次々とマントルに送られていってしまったことになります（図4-8）。 　しかし、私はこの考えかたには反対で、先カンブリア時代初期には、炭酸塩岩が大量につくられたことはなかった、という意見をもつています。 　その理由をつぎにお話しましょう。

　9 炭素の同位体 top

　ドイツのマインツ市にあるマックスプランク研究所のＭ・シドロフスキーは、炭酸塩岩や化石有機物の炭素同位体の測定を精力的におしすすめ、すばらしい成果をおさめています。
　炭素には質量数（陽子と中性子を合わせた数）が一二・一三・一四という三種の同位体があります。
　これらは、原子核に六個の陽子をもち、ほとんど同じ性質の原子ですが、中性子の数がそれぞれ六・七・八と違っているのです。
　質量数一四の炭素（）と書きます）は放射性の同位元素で、五七三〇年という短い半減期でこわれ、質量数一四の窒素（）に変わってしまいます。
　植物に含まれている炭素一四は、大気中の二酸化炭素から光合成によってとりこまれるために、つねに一定の割合で含まれています。
　しかし、植物が死んでしまうと、炭素一四はこわれてゆく一方です。
　そして、そのこわれる速さは、まわりの温度や圧力などの条件とは無関係に一定の値（半減期五七三〇年）をとっています。
　したがって、植物のからだに炭素一四がどのくらい残っているかを調べると、その植物が死んでからどれくらいの時間がだったのかを知ることができます。
　五万年くらい前までの若い地質年代をきめるのに大活躍している同位体なのです。

　10 炭素同位体比をはかる top

　しかし、ここで問題にしたいのは、炭素一三（）という安定同位体のほうです。
　この同位体は、放射性の炭素一四とは違って、こわれて他の元素に変わるようなことはありません。
　安定同位体という名は、この性質に由来しています。大気中に含まれている炭素二一と炭素一二の割合は、九八・八九四％と一・一〇六％で、二つの比は八九・四二です。
　植物が光合成のときにとりこむ炭素同位体の割合は、大気の二酸化炭素の同位体比と同じではなく、軽い同位体
（）のとりこまれる割合のほうが少し大きくなっています。
　有機物の炭素は大気中の二酸化炭素の炭素にくらべて、ほんの少しですが軽くなっているのは、このような理由によるのです。
　いま、同位体の組成が軽いとか重いとか表現しましたが、このことを数値であらわすために、つぎのような式を使って、‰（パーミル、千分率）という単位であらわします。

アメリカ南カロライナ州の白亜紀（六五〇〇万年〜一億四〇〇〇万年前）のピーディー層という地層からは、たくさんのベレムナイトの化石がとれます（図4-9）。 　ベレムナイトというのは、矢じりのような姿をした頭足類という海の動物で、箭石（やいし）ともよばれています。 　頭足類の中でも、タコ・イカに近い仲間で、中生代にさかえ、その後は絶滅してしまった動物です。 　この化石は炭酸カルシウムからできているので、炭素を含んでいますが、この炭素が同位体比測定の標準試料とされています。

　海底につもってできた炭酸塩岩の炭素同位体比は標準試料とほぼ同じで、偏差値は○‰です。
　そして、大気中の二酸化炭素はそれよりも小さな値を、植物体ではさらに小さな値をとります（図4-10）。
　地球の内部からはき出されたばかりの二酸化炭素の同位体比は、ダイヤモンドやそれを含んでいる岩石として有名なキンバーライド（南アフリカのキンバレー鉱山の名に由来する）のように、マントルから直接にもたらされたと考えられる物質をもとにして、マイナス五‰であるとされています。
　炭素同位体の説明がながくなってしまいましたが、ここでシドロフスキーの研究に戻りましょう。

　11 シドロフスキーの研究 top

シドロフスキーはいろいろな地質時代の炭酸塩岩を取上げ、その炭素の同位体とともに、その中に含まれている有機物の炭素同位体の測定もあわせて行っています。 　測定したサンプルのうちでもっとも古い岩石は、グリーンランドのイスア地方に分布する三八億年前のものでした。 　この岩石は、あとの時代にうけた変成作用のために、炭素同位体比が変ってしまったとして、議論からはずしています。 　測定したたくさんのサンプルの平均値は、地質時代の古い新しいといったことに関係なく、二つの同位体比の差はつねに二五‰であることを示しています（図4-11）。 　大気中の二酸化炭素から炭酸塩と有機物がそれぞれつくりだされるときに、炭素の同位体に分別がおこっているのです。 　つまり、初生的な炭素の同位体組成（偏差値マイナス五％）から、炭酸塩の同位体（○‰）と有機物の同位体（マイナス二五‰）とに分別したことを示しています。 　このような偏差値をもとにして、つくられた炭酸塩と化石有機物の炭素量についての比率を出すことができます。

　この炭素量の比率を計算すると、有機物一にたいして炭酸塩四の割合になります。
　つまり、堆積岩中の炭素全体のうち、その二〇％が有機物の炭素で、残りの八〇％が炭酸塩の炭素であるということです。
　ここでもう一つ重要なことが指摘できます。
　それは、三五億年前の大昔から現在にいたるまで、有機物と炭酸塩のつくられてきた量比は大きくかわることがなかった、という結論です。
　生物の進化を考えたとき、先カンブリア時代のはじめのころ、バクテリアとラン藻などの原核生物（六章参照）だけが、しかも海にだけ生息していた状況で、有機物の生産される量が現在と同じであったとは、とても考えられません。
　現在より、ずっと小さかったはずです。
　このような考えかたが正しいとすれば、炭素同位体の研究から、炭酸塩岩がつくられた量も、先カンブリア時代のはじめのころには少なかった、と結論されることになります。
　この結論は、すでにお話した地質学的な事実と一致することになります。
　地質学の証拠は断片的だから、そのような証拠を地球の規模での議論につかうのは正しくない、とする意見は、完全にくずれさってしまうことになります。