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二章　生物がつくる石

　1 喜界島の百ノ台と山口県秋吉台 top

　図6をもういちど見てください。
　グレートバリアリーフの大きさも、南西太平洋一帯にひろがる一面のサンゴ礁の海にくらべると、小さなものです。
　それほどひろい範囲の海で、サンゴ虫たちは、炭酸カルシウムの骨格づくりの生活を続けています。
　成長するにつれてどんどん大きくなり、一〇〇年以上も成長しているといわれるサンゴの群体には、直径が一〇メートルに達するものがあるそうです。

図20　南西諸島の島々 　鹿児島県南部から沖縄県へかけての南西諸島（図20）には、離水サンゴ礁とか隆起サンゴ礁とよばれる、かってのサンゴ礁が隆起してそのまま島をつくったり、島の一部になったりしたところが、非常にたくさんあります。 　その一つ、鹿児島県奄美（あまみ）大島の東にある喜界（きかい）島のサンゴ礁石灰岩をみてみましょう。 　島のまわりには、図21の写真に見られるように、海水面から数メートルの高さに平坦面が拡がっています。 　これは、最近隆起した隆起サンゴ礁の表面で、現在のサンゴ礁（裾礁）へとつながっています。 　また、この写真の左上、展望台のあるところは百ノ台（ひゃくのだい）よばれる海抜二〇〇メートルに達する島一番の高台です。

図21　鹿児島県喜界島の百ノ台石灰岩 上：展望台下の垂直に近い崖の部分が石灰岩。 その下の草におおわれているところが 砂岩や泥岩からなる早町層。 遠くの白い線は、現在のサンゴ礁の へり（礁縁）をあらわす。 下：島のまわりの低地の大部分は、海水を かぶらない隆起サンゴ礁からできている。

　この高台の平坦面も、広い意味での隆起サンゴ礁です。
　百ノ台石灰岩と名づけられたこの化石サンゴ礁石灰岩の厚さは、二〇メートルから三〇メートルくらいしかありません。
　百ノ台の下の崖の部分は、早町（そうまち）層とよばれる、百ノ台サンゴ礁石灰岩よりも古い時代の海底につもった、砂岩や泥岩の地層からできています。
　二〇〇メートル近くも高さの違うサンゴ礁が、同時にできることは絶対にありません。それならこの違いは、どのようにしてできたのでしょう。
　喜界島は、今では世界にその名を知られていますが、その理由は、早町層の上の百ノ台をつくっているサンゴ礁のできはじめた年代が約一○万年前で、それから現在の高さにまで隆起するのに、年間平均二ミリメートルにも達する、ものすごいスピードの隆起がつづいたことがわかったからなのです。
　この隆起速度は、琉球列島のほかの島の隆起サンゴ礁にくらべて三倍から五倍もはやいのです。
　一方、海水面から二、三メートルの高さの隆起サンゴ礁は、古くても三八〇〇年くらい前にできました。
　そして、写真にはうつっていませんが、この隆起サンゴ礁と百ノ台石灰岩との間には三万五〇〇〇年前や、六万五〇〇〇年前のサンゴ礁が発達していることも知られています。
　つまり、喜界島は、段階的に隆起したサンゴ礁の島とみることができるのです。
　ところが、つくられた時代が違うことで区別されたこれらの隆起サンゴ礁も、それぞれが発達している海抜高度の違いをのぞくと、石灰岩の性質はほとんど同じで、区別することは大変むずかしいのです。
　一〇万年くらい前のサンゴ礁が二〇〇メートルも隆起して百ノ台石灰岩の高台をつくったのですから、もっと大昔、古生代の終り頃の約二億五〇〇〇万年も前のサンゴ礁が標高一〇〇〇メートルをこす山（新潟県の黒姫山、二〇五三メートルがその例）になったり、数百メートルの高さの高原をつくるような地殻変動があっても不思議ではありません。

　2 生物がつくる石 top

図24　地質時代の造礁生物の移り変り 左図：太線およびサンゴ類の幅のひろい部分は、 これらの生物が中心となって生物礁を形づくった時代を示す。 右図：造礁生物の組合せを、時代とともに模式的にあらわした図 （ヘッケル、1974による）。 　石灰岩づくりの枠組みをするのは、なにもサンゴだけではありません。 　石灰藻やコケ虫も、そして大昔のサンゴ礁では、二枚貝の仲間でさえも枠をつくったことがあります。 　図24は、地球に生物が誕生して以来、ひろい意味でのサンゴ礁石灰岩をつくってきた生物の移り変りをまとめたものです。

　この図をみればわかるとおり、サンゴ以外の生物がサンゴ礁の主役であった時代も、けっして少なくないのです。
　古生代の終り頃には、ウミユリ（ウニと同じ仲間の動物）・コケ虫・海綿動物が中心になってサンゴ礁をつくりました。

　サンゴの仲間にしても、古生代の前半は床板サンゴ（図26）が、後半には四射サンゴが礁をつくる主役だったのです。
　しかし、両者とも古生代の終わりには絶滅してしまいました。
　石灰岩をつくる生物の種類や組合せが違うのですから、当然のことながら、石灰岩の性質も違うはずだと思われるでしょう。
　ところが実際は、化石として見つかる生物の種類が違うだけで、不思議なことに、石灰岩そのものの性質にはほとんど差がないのです。

　一般には、方解石が五〇パーセント以上、つまり炭酸カルシウムが五〇パーセント以上の堆積岩を石灰岩といいます。
　石灰岩の中で重要なものは、すでに紹介したサンゴなどの生物の化石が枠組みをつくっているもので、これを生物石灰岩といいます。
　骨格や殼をもった生物が、生きていた頃のほとんどそのままの形で岩石になるというのは、石灰岩にだけみられる特徴です（図27）。
　生物の種類は違っても、枠組みをする生物と、すきまを埋めるふさな生物や石灰質の骨格・殼の破片の組合せからできているという点は、いつの時代の生物石灰岩でも同じです。
　現在の沖繩のサンゴ礁でも、この種の石灰岩はさかんにつくられています。
　せまい意味でサンゴ礁石灰岩とよばれているものがこれです。
　石灰岩にも、私たちのよく知っているれき岩・砂岩・泥岩と同じ成因をもつ、石灰れき岩・石灰砂岩・石灰泥岩とよぶべき性質のものがあります（図28）。
　琉球列島のサンゴ礁の海岸には、サンゴ・貝殻・有孔虫の殻・石灰岩などの破片からできた、まぶしいほどに白い砂浜が続くところが少なくありません。
　グラスボートでみたラグーンの堆積物もこれとよく似ていますが、ところによっては石灰質の泥が多いこともあります。
　このような堆積物が、そのまま固結して石灰岩をつくれば、それぞれ石灰砂岩や石灰泥岩となるでしょう。

　入江のような海岸でよくみられる“いたびし”（ビーチロックまたは海浜岩）とよばれる固結度の低い岩石は（図29）、このような石灰岩の典型的な例です。
　荒波がよせてはかえすサンゴ礁の最も外側の、いわば生物たちのきずいた石垣の下のほうには、嵐のときなどにこわされ転がり落ちたサンゴ礁の大小のかたまりが堆積し、特殊なれき岩をつくっています（図30）。
　そして、さらにその沖のほう、深くて海水の動きの少ない海底では、大変小さな生物の遺骸や石灰質の泥が堆積します。
　生物が枠組みをつくった生物石灰岩にたいして、石灰れき岩・石灰砂岩・石灰泥岩は、サンゴ礁石灰岩のかけらや、石灰質の骨格や殼の破片が枠組みをした石灰岩といえるでしょう。
　この種の石灰岩の方が、実際には、生物石灰岩よりもはるかに多いのです。
　このように見てきますと、どの石灰岩をとってみても、その性質とできた場所との間には、大変密接な関係がありそうだということに気がつきます。
　サンゴ礁と石灰岩の形成に生物の成長の速さが関係することは、これまでみてきたことから考えても疑いようがありません。
　礁の生物たちにとって、生活環境がよければよいほど大きなサンゴ礁ができますし、石灰岩の生産量も多くなるはずです。
　単独のサンゴ礁として現在知られている世界最大の礁は、太平洋中央部のマーシャル群島にあるカジアレイン環礁であるといわれています。
　これは、長径が六七キロメートル、短径が五一キロメートルもあります。
　東京湾の長径が大体五〇キロメートル、短径が約三〇キロメートルですから、この環礁は面積にするとじつに東京湾の二・五倍以上の広さをもつことになります。
　しかもこの広さは、サンゴ礁のほんの水面近くの面積をくらべただけのものであって、実際には、水面下には、表面の何十倍という拡がりをもったサンゴ礁の斜面が、深海へと続いているのです。
　小さな生物でも、寄りあつまると想像できないほど大きなものをつくることがわかります。
　古い時代のサンゴ礁の大きくなる速さをはかるのは、大変むずかしいことです。
　しかし、サンゴ礁で生産されたものが堆積して石灰岩になるわけですから、サンゴ礁が大きくなる速度と石灰岩のできる速度は、同じではないにしても、深い関係があるといえます。
　そこで、石灰岩層の厚さから堆積速度をもとめ、それをもとに、いろいろな時代のサンゴ礁の大きくなる速度を比較してみようと思います。
　アメリカのフロリダ沖には、サンゴ礁石灰岩の厚さが一年に三ミリメートルの速さでできたとする記録があります。
　造礁サンゴの成長する速度が、一年に数ミリメートルから数センチメートルといわれていることからすると、一年間に三ミリメートルというこの値はうなずける数字です。
　ところが、これまでに計算されている古い時代の石灰岩の堆積速度は、最も大きな記録でも一〇〇〇年に八センチメートル、つまり一年で○・○ハミリメートルにしかなりません。
　たとえば、山口県の秋吉台をつくる石灰岩は、厚さが約六五〇メートルあるとされています。
　その堆積した期間を約八〇〇〇万年としますと、一〇〇〇年かかってやっと〇・八ミリメートルしか堆積しなかったことになります。
　石灰質の堆積物がかたい岩石になるまでには、ほかの堆積物が上にのって圧力がかかり、体積が小さくなったり、地下水のもつ成分と化学的に反応したりします。
　また、連続して堆積しているように見える石灰岩層のなかに、一度堆積した地圈がけずられて、地層が一部欠けている不整合関係の見られる例もあります。
　ですから、単純に厚さを年数で割って堆積速度を求めるのは、間違っているのかもしれません。
　しかし、そのような問題があったとしても、殼近つくられた石灰岩と、古い時代の石灰岩の間の堆積速度の違いは、大きすぎるように思います。

　サンゴ礁が生物のつくった炭酸カルシウムの殼や骨格からできていることはお話したとおりです。
　それでは、その材料であるカルシウムと二酸化炭素はとこからきたのでしょう。
　カルシウムの大部分は、岩石の風化・分解作用をとかして川の水に溶け、海に運ばれます。
　二酸化炭素の大部分は、火山活動をと対して地球内部から大気に供給され、その一部が海水中にとりこまれていると考えられています。
　もし生物たちがこれら二つの成分を、石灰岩づくりという作業によって固定しなかったとしたら、大気も海水も今とは全くく違う組成になっていることは間違いありません。
　人類は、木炭・石炭・石油を燃やして、地球の環境のバランスをくずすぼどの二酸化炭素をつくりだしているといわれ、二一世紀には今よりも数度は温度が上がるといういわゆる温室効果が心配されています。
　サンゴ礁の生物たちは、これまでも地球表層の環境を一定に保つという大変、重要な役目をはたしてきたわけですが、これからもその役目を続けてくれる仲間がふえるように、自然を大切にしたいと思います。