不整合

不整合 = 整合しないこと。論理的に矛盾があること。

ですが、地層の世界にも「不整合」があります。

通常地層は下から上に連続的に重なっていくものですが、

上の地層と下の地層で堆積した年代に大きな時間のへだたりがあるものもあります。

この2つの地層の関係を「不整合」と言います。

不整合では、上下の地層の層理面の傾きが違っています。

これはこの間に地層を曲げたり、隆起させたりする地殻変動が起こったことを示しています。

地層の境目には、長期間堆積が中断したり、波や風による侵食作用が起こったりした形跡がみられます。

不整合の上下の地層の年代から地殻変動が起こった時期を推定することができます。

また、不整合が露出する範囲から地殻変動が起こった範囲も推定することができます。

このように地層には過去の地殻変動の歴史がしっかりと刻まれているのです。




◆コーヒーブレイク◆

地層の見方が分かるとちょっとかっこいいかもしれない。

最近そんな風に思うようになってきました。

ちょっと友達と出かけた折、地層を前にして、

「この地層、しゅう曲してるね」 とか 「この地層、不整合だね」って言ってみたいものです。

そんな機会って一生にどのくらいあるのだろう?




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(2008/06)
青木 正博、目代 邦康 他

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しゅう曲と断層

これまでに地層にはその時代の環境の情報が記録されていることを学びました。

地層が教えてくれるのはそれだけではありません。

地層には過去に起こったさまざまな地殻変動も記録されています。

地球の表面は厚さ100kmほどの10数枚の固いプレートで覆われています。

そしてそのプレートはそれぞれが別の方向に動いています。

故に地層には巨大な力がかかっています。

特に日本はプレート境界部に位置しているため大きな力を受けています。

その結果、地層にさまざまな構造を見ることができます。

地層が波のように曲がっている構造を「しゅう曲」と言います。

これは地層に両側から押す力が加わり続けることで起こります。

波の山に当たるところを「背斜」、波の谷に当たるところを「向斜」といいます。

また、両側から押す力が加わり続けた結果、地層が割れ、割れ目に沿って「ずれ」が生じることがあります。

この構造を断層といいます。

断層にはかかる力の向きによって大きく3つのタイプがあります。

・逆断層 : 両側から押された結果、片方が重力に逆らって上にずれたもの

・正断層 : 両側に引っ張られた結果、片方が重力に従って下にずれたもの

・横ずれ断層 : 水平方向に逆向きの力がはたらいた結果、水平にずれたもの

「しゅう曲」と「逆断層」は、どちらも両側から押す力が加わったときにできるものです。

柔らかい地層はしゅう曲(曲がる)し、固い地層は逆断層(切れる)になります。

ただし、これは1つの条件であって、実際には様々な条件が重なって、しゅう曲になったり逆断層になったりします。




◆コーヒーブレイク◆

神奈川県三浦半島の城ヶ島に真ん中に穴が開いている大きな岩があります。

有名な観光スポットです。行ったことはあるでしょうか?

岩の形が馬の背に似ていることから「馬の背洞門(うまのせどうもん)」と呼ばれています。

300~500万年ほど前に海の底でたまった地層が海水面近くまで隆起し、波によって地層の弱い部分が削られてできたものです。

まさに大地は動いていると実感できる場所ですよ。




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過去の環境に関する情報を知る 示相化石

今回は地層から過去の環境に関する情報を知る方法について学びます。

その地層が堆積した場所の環境を表す化石を「示相化石」と言います。

代表的な示相化石にサンゴがあります。

サンゴは暖かい浅い海に生息しています。

故に地層からサンゴの化石が見つかれば当時そこは暖かい浅い海だったということがわかります。

このように示相化石に適しているのは、限られた環境にしか生息できない生物や、他の生物が生息できないようなところに生息していた生物の化石です。

例えばシジミは淡水と海水が混じりあうところに生息しています。

故に地層からシジミの化石が見つかれば当時そこは河口だったということがわかります。

また、葉や花粉などの植物の化石は、陸上の環境を調べるのに役立ちます。

このように化石のおかげで当時の環境まで見えてきます。




◆コーヒーブレイク◆

化石は私たちにいろんなことを教えてくれますが、何でもかんでも化石になって残るのでしょうか?

残念ながら全ての生物が化石になれるわけではありません。

骨とか殻のような硬い組織をもった生物じゃないと化石にはなりません。

でも化石として生命が活動したこん跡が残る場合はあるそうです。

恐竜の足跡が代表的ですが、生物が歩いたり這ったりした跡も化石として残ることがあります。

足跡や這った跡からその生物を想像するのも楽しそうですね。

因みに化石として残っているのは全生物の5%未満といわれています。

残る95%はどんな生物だったのでしょう。




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地層ができた時代を知る 示準化石

離れた地層をつなげようと思っても、離れすぎていると「地層の対比」では難しい場合があります。

離れていると環境が違いますからね。

そんなときは生物の化石を利用します。

既に勉強したとおり、生物は歴史の中で進化・繁栄・絶滅し、時代ごとに異なった形をしていました。

つまり異なる場所の地層から同じ生物の化石が見つかれば、その地層は同じ時代のものと考えることができます。

このようにそれを含む地層がいつ頃のものかが分かる化石を「示準化石」と言います。

示準化石に適しているのは、生息していた期間が短く、世界中に広く繁栄していた生物の化石です。

フズリナは、短い生息期間でどんどん形を変えて世界中に繁栄していたので、古生代・中期から末期の示準化石としてよく利用されます。

他に古生代では三葉虫、中生代ではアンモナイト、新生代ではカヘイ石、ビカリアなどがあります。

また、放散虫や有孔虫などのプランクトンは固定も多く、海流によって広く分布していたので示準化石として利用されています。




◆コーヒーブレイク◆

代表的な示準化石の三葉虫。

名前の由来は3つに分かれた殻からきているそうで、

何と1万数千種もの化石が見つかっているそうです。

何だかエイリアンみたいですね。

こんなのがうようよしていたと思うと古生代って怖っ!

でもちょっとキモカワイイかも!




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地層ができた時代を知る 「地層の対比」

『地球の歴史は地層から読み解く!』

えっ、一体どうやって?

地学ガールならその方法を知っておく必要があります!

まず地層には一体どんな情報が記録されているのか理解しておきましょう。

2つあります。

①地層ができた時代の情報 ②過去の環境に関する情報 です。

今回と次回で ①地層ができた時代の情報 について見ていきましょう。

あっその前に、地層ができた時代の情報を読み解く上で重要な法則を勉強しておきましょう。

地層累重(ちそうるいじゅう)の法則です。

地層は堆積するときに前に堆積した粒子の上に新しい粒子が重なっていきます。

地層は(特別な場合を除いて)下の地層ほど古くて上の地層ほど新しいという法則です。

よって下から順番に地層を調べることで起こった出来事を順番に調べていくことができます。

何だか当たり前のような・・・簡単な法則ですね。

でも、地殻変動によって地層が折れ曲がったり切れたりして地層全体がひっくり返っている場所もあるので要注意です。

そう考えると、地球誕生から46億年全ての地層が積み重なっている場所があると便利ですよね。

でも残念ながらそんな都合のよい場所はないようです。

そのため離れた地層同士をつなげる必要があります。

岩石の色など特徴的な層を見つけ出し、地層同士をつなげていきます。

この地層同士をつなげるのに役立つ特徴的な層を「かぎ層」といいます。

「かぎ層」を利用して離れた場所にある地層が時間的にどういう関係にあるのか調べることを「地層の対比」といいます。

しかし、かぎ層を使って対比できるのは比較的近い場所に限られてしまいます。

では遠い地層同士はどうやって繋げるのでしょう?

次回はその方法を学びます。




◆コーヒーブレイク◆

地層をつなげる作業ってパズルのように難しそうです。

逆さになってたりしていると混乱してしまいそうです。

地質学者になるなら普段から訓練が必要ですね。

3Dパズルは如何でしょう?

ちょっと気分転換にもいいかも?




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堆積岩

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堆積岩とは、れき、砂、泥、火山灰、生物の遺骸などの粒子が海や湖の底、地表に堆積してできた岩石のことです。

堆積岩は、そのでき方や粒子の種類・大きさによって、砕屑岩、火山砕屑岩、化学岩、生物起源の堆積岩(生物岩)に分類されています。

それぞれを見ていきましょう。

①砕屑岩(さいせつがん)

れき、砂、泥などが固まった岩で、構成粒子の大きさによってれき岩、砂岩、泥岩などに分けられます。

②火山砕屑岩(かざんさいせつがん)

火山の噴出物が積もった岩で、凝灰岩(ぎょうかいがん)などがあります。

③化学岩

水に溶解していた物質が沈殿して生じた岩で、岩塩などがあります。

④生物起源の堆積岩(生物岩)

生物の遺骸が集積した岩で、石灰岩やチャートがあります。

石灰岩は炭酸カルシウム(CaCO3)に富む遺骸を主成分としています。

薄く切って顕微鏡で見てみると、フズリナやウミユリといった石灰質の殻を持つ生物の破片が詰まっています。

チャートは二酸化ケイ素(SiO2)からなるプランクトンの殻が集まってできた岩です。

放散虫というプランクトンの化石がびっしり詰まっています。


ここで覚えておきたいことを簡単にまとめると・・・

①砕屑岩(れき岩、砂岩、泥岩)
②火山砕屑岩(凝灰岩)
③化学岩(岩塩)
④生物起源の岩石(石灰岩、チャート)

それにしても砂や泥の堆積物はどうやって硬い堆積岩になったのでしょう?

その答えはこうです。

水の中では粒子と粒子の間にたくさんの水が入っています。

しかしどんどん堆積物が重なっていく(荷重)とその重みで次第に水が押し出されていきます。(脱水)

やがて粒子の間に炭酸カルシウム(CaCO3)、二酸化ケイ素(SiO2)などの鉱物が入り込み粒子と粒子をくっつけて固まります。(セメンテーション)

気の遠くなるような長い年月をかけてできたと思うと「石ころ」とか言って蹴飛ばしたりできませんね。

これからは「お石様」とでも呼びましょうか。




地学を勉強しているとどうしても本物に触れたくなってしまいます。

実際に地層を見てみたいし、化石も発掘してみたい!

今回学んだ堆積岩も触ってみたい!

れき岩、砂岩、粘板岩、頁岩、凝灰岩、石灰岩、チャート、珪藻土、・・・

そんな堆積岩の標本を見つけました!

欲しいなー。




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堆積構造

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地層をよく見ると粒子の種類、重なり方、並び方などに特徴があることに気づきます。

この構造は地層が堆積したときの水の流れ・速さ・向きなど周辺の環境を示す手がかりとなっています。

水の流れや風によって運ばれる粒子は、れき、砂、泥などさまざま大きさを持っています。

水の中では粒子が大きいほど速く沈降します。

また、水流の中では流速によって運搬されたり堆積する粒子の大きさが変化します。

このようにしてできるさまざまな堆積構造について勉強しましょう。

■級化成層(級化層理)

下から上に向かって粒が連続的に細かくなっていく構造です。

これは地震などの激しい地殻変動をきっかけにして、水とれき、砂、泥などが激しく混ざり合って堆積した場合に見られる構造です。

身近な材料で実験してみるとよく分かります。

ペットボトルに水、れき、砂、泥の大きさの異なる粒を入れ、よく振って混ぜた後、静かに置いておくと、粗い粒から順番に沈んでいくことが分かります。

粗い粒の方が下、細かい粒の方が上と分かるので、もともとの地層の上下方向が分かりますね。

■漣痕 (れんこん=リップマーク)

層理面が波打っている構造です。

これは水の流れが海や湖の底の砂の表面につくりだした模様です。

当時の水の流れの速さや向きを知る手がかりになっています。

これも身近な材料で実験してみるとよく分かります。

ペットボトルに水と砂を入れてしばらく水平に振ると砂が波打ってくることが分かります。

■斜交葉理 (しゃこうようり=クロスラミナ)

堆積する粒子が層理面に対して斜めに傾いて並んでいる構造です。

漣痕 (れんこん=リップマーク)と同じように当時の水の流れの速さや向きを知る手がかりになっています。

これも簡単な実験で確認することができます。

流れる水の中に砂を入れると流れる方向に斜めに堆積していく様子を見ることができます。


このように地層の堆積構造は私たちにいろいろなことを教えてくれているのです。




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古生物学者になりたい!

私も化石を発掘してみたい!

そんな夢を叶えてくれるキットがこれ。

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地層の基本

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地球の歴史は地層を調べることで分かってきました。

地層は私たちに多くのことを語りかけています。

今回からその地層について勉強します。

地層の性質や観察方法を学んでさまざまな情報を引き出すことができるようになりましょう。

まずは基本的な用語の説明から・・・

【地層】

砂や泥、生物の遺骸、火山の噴出物などさまざまな粒子が、水、氷河、風によって運ばれ、堆積して形成されたものです。

【露頭】

地層や岩石が地表に露出しているところです。

【層理面】

地層の層と層を分離するほぼ平行な面です。


堆積する砂や泥など粒子の種類や大きさや色などが層理面で変わることで地層は縞模様になります。

この層理面はかつて海、川、湖の底だったところで、一般に海底面では地層はほぼ水平に堆積します。

地層が曲がったり傾いたりしているのは、プレートの境界近くで地層に大きな力がかかって変形したためです。

今回はここまで。

こうして勉強していると地層を生で見たくなっちゃった!




◆コーヒーブレイク◆

「地層の見方が分かれば地球の歴史が分かる」

もっと地学を勉強したくなりますね。

さぁ、地層の基本を学んで城ヶ島へ地層を見に行こう!




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人類誕生

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人類は哺乳類の中の霊長類に属しています。

その霊長類最古の化石は約6000万年前の地層から見つかりました。

それが「プルガトリウス」です。

現在、霊長類つまり人類の祖先と考えられている動物です。リスみたいですが・・・

今回はこのプルガトリウスから私たち現代人まで、どのように進化してきたか見てみましょう。

【およそ6000万年前】
 霊長類の祖先誕生(プルガトリウス)

【およそ4000万年前】
 木の上で生活を始めました。まだリスのような姿をしています。(アダビス)
 このアダビス類はキツネザル類の祖先に当たります。

【およそ1500万年前】
 類人猿と分かれる直前、小型のサルのような姿になりました。(プリオピテクス)

【およそ1000万年前】
 大型類人猿の祖先誕生、まだ木の上で生活していました。(ドリオピテクス)

【およそ700万年前】
 人類が出現(推定)

【およそ400万年前】
 猿人アウストラロピテクスが木の上から降りて、二本の足で歩きはじめました。
 直立二足歩行は背骨が頭を垂直に支えるため、脳が大きくなることが可能になりました。

【およそ180万年前】
 原人ホモ・エレクトスが登場。脳の大きさも増し原人は道具を使うようになりました。
 硬い石などを削って槍や矢を作り、狩りをしていました。

【およそ20万年から15万年前】
 新人ホモ・サピエンスがアフリカに登場。私たちと同じ骨格を持つようになりました。

猿人が登場した後、人類は20種類近くも登場しました。

しかし、私たちホモ・サピエンスを除いて、すべてが絶滅してしまいました。(理由は謎!)

こうしてみるとプルガトリウスから私たちまでの進化の歴史は奇跡といえるのかもしれませんね。




◆コーヒーブレイク◆

地球上には20種近くの人類が現れたにも関わらず、

なぜ私たちホモ・サピエンスだけが生き残ったのだろう?

なぜ他の種は滅んでいったのだろう?

ホモ・サピエンスよりも脳が大きいネアンデルタール人はなぜ姿を消したのだろう?

考えれば考えるほど夜も眠れません。

睡眠不足を解決してくれる本を見つけました。




そして最後にヒトが残った―ネアンデルタール人と私たちの50万年史そして最後にヒトが残った―ネアンデルタール人と私たちの50万年史
(2013/11/09)
クライブ・フィンレイソン

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