2017/1/31 一般地質学 （Physical Geology） 太古累代と原生累代 ・初めは「時代」だった 水平な卓状地堆積物 第 14 回 （ 不 整 合 ） 変成・変形した大陸地殻構成岩類 ＝大陸地殻の合体・癒合？ 理学部地球科学科 おお とう 大 藤 茂 ・現段階では「年代」に… 光 合 成 原生累代の地球 酸素の増加（大酸化事変～） 大きく見て２回の大氷河時代 （全球凍結）：22～23 億年前， 6～8 億年前 超大陸の形成 多細胞生物の登場 →また「時代」となる可能性大 縞状鉄鉱層 年縞？ リーゼガング現象？ 光合成 二酸化炭素 水 6CO2 + 6H2O 酸素 → C6H12O6 + 6O2 炭水化物（単純化） 大気と酸素 ☆緑色生物の光合成 →二酸化炭素から酸素へ ☆酸素の増加（約24億年前） →環境変化，縞状鉄鉱層 （大酸化事変：GOE） ☆オゾン層（O3） →紫外線吸収，陸上生物への舞台 作り 1 2017/1/31 21億年前の多細胞生物 （アフリカ，ガボン） カンブリア紀へ… ☆バージェス頁岩動物群 ☆澄江（Chengjiang）動物群 ☆三葉虫など カンブリ ☆トモチアン動物群 ア時代 ☆多くの生痕化石 ☆エディアカラ生物群 ～全球凍結事件（7～8億年前）～ カンブリア紀 ☆カンブリアの大爆発 →固い殻や骨格をもった大型動物が， 急激に大量に（１万種以上！）発生 し，適応放散した…ように見える 炭酸塩：CaCO3 リン酸：P2O5 ケイ酸：SiO2 …とはいえ，５千万年 程のできごと 化 石 の 保 存 ・固い殻や骨格など，破壊や腐敗に強い 部位・組織が残りやすい →化石群集＝過去の生物界ではない ・残りやすい化石の例：三葉虫，サンゴ， アンモナイト… ・化石が保存されやすい環境：還元的環 境→酸素に乏しく，生物遺骸の分解を 防ぐ（水流が弱く閉じた海[sea]底） 適 応 放 散 少数の生物が，様々な環境に最も適し た生理的ならびに形態的分化を遂げて， 多数の異なった系統に分岐し，時間の経 過とともに分岐の程度が強まること 生態学的地位（ecologic niché） 生物の生物的環境，食物および 敵に関する諸関係。 三 葉 虫 ☆カンブリア紀の代表的化石：化石と して保存がよい Redlichia cinensis Paradoxides sp. 2 2017/1/31 バージェス頁岩の化石 ア ノ マ ロ カ リ ス 当初は，個々の部 位を別々の化石種 と捉えていた． 口（左） →クラゲ？ 前肢（右） →エビ？ アノマロカリス 澄江（チェンジャン）動物群 ☆鋭い歯と前肢（腕） をもつ，体長最大 60 cm の生物であ ることが判明 ☆バージェス頁岩の動物群 より，1000 万年ほど古い ☆「カンブリア紀の爆発」 を記録？ Fuxianhuia sp. Microdictyon sp. 顕生累代の陸上生物界 顕生累代の環境変動（Big 5） K-Pg 古 新 第 第 三 三 紀 紀 ・デボン紀～：両生類が上陸 ・哺乳類型爬虫類 －ペルム－三畳紀（Ｐ-Ｔ）境界－ ・小型哺乳類型爬虫類，爬虫類 －三畳－ジュラ紀（Ｔ-Ｊ）境界－ 顕花植物（被子植物） ・大型恐竜 －白亜－古第三紀（Ｋ-Ｐｇ）境界－ ・恐鳥類→哺乳類（霊長類） 3 2017/1/31 両生類の上陸 肺魚から両生類へ（後期デボン紀） ユーステノプテロン （Eusthenopteron） ・成層圏にオゾン層形成 ・イアペトゥス海の閉鎖 →棲息場所の拡大 ・ヒレが足に進化 ローラッシャの形成 テチス海 の拡大 ローレンシア バルチカ アヴァロニア イクチオステガ （Ichthyostega） 顕生累代の陸上生物界 ・デボン紀～：両生類が上陸 ・哺乳類型爬虫類 －ペルム－三畳紀（Ｐ-Ｔ）境界－ ・小型哺乳類型爬虫類，爬虫類 －三畳－ジュラ紀（Ｔ-Ｊ）境界－ 顕花植物（被子植物） ・大型恐竜 －白亜－古第三紀（Ｋ-Ｐｇ）境界－ ・恐鳥類→哺乳類（霊長類） 太古累代と原生累代 ・初めは「時代」だった 水平な卓状地堆積物 超大陸形成の歴史 （ 不 整 合 ） 変成・変形した大陸地殻構成岩類 ＝大陸地殻の合体・癒合？ ・現段階では「年代」に… 4 2017/1/31 超大陸と超大洋（Superocean） 超大洋形成の周期 →ウィルソン・サイクル 超大陸形成の周期 →Supercontinent cycle ウィルソン・サイクル （超大洋形成の周期性） 大陸の分裂（rifting，正断層群） 受動的大陸縁に縁取られた大洋 拡 大 大洋プレートの沈み込み開始 -オフィオライト・オブダクション -火山弧の火成活動 大陸衝突・大洋消滅 The Wilson cycle Ⅰ The Wilson cycle Ⅱ アパラチア－カレドニア造山帯 アパラチア－カレドニア造山帯 縮 小 5 2017/1/31 超大陸ロディニア 【約７億年前】 13～10億年 前に形成 Hoffman et al. (1991) を改変 超大陸ロディニアの分裂・解体 7.5～5.4億年：ゴンドワナ形成に 係る火成活動（パン・アフリカ期） ゴンドワナ 【約５億年前】 ２０億年前にできた北中国地塊 Hoffman et al. (1991) を改変 アフリカの造山帯 （大陸衝突帯） 【お隣の北中国地塊は，約２０億年前に ４つの小地塊が衝突してできた】 Zhao et al.（2005） 富山県とジルコン ジルコン（ZrSiO4） U 砕屑性ジルコン：砂粒の一種 日本最古のジルコン 石英，長石などの砂粒は，そ の起源がわかりにくい。 砕屑性ジルコンは，年代測定 ができる分，情報量が多く， 起源を推定しやすい。 →宇奈月の花崗岩中に含まれるジルコン →３７．５億歳 1 mm 広範囲の温度・圧力条件で安定 U–Th–Pb系の閉鎖温度≒900℃（Cherniak and Watson, 2000） 日本で最も若い黒部川花崗岩（深成岩）中 のジルコン →８０万歳 →変成作用を被っても原岩（ジルコン晶出時）の固結年代を保存する。 6 2017/1/31 Supercontinents（超大陸） パンゲア： 280–180 Ma ―ヴァリスカン，ウラル― 過去のプレート運動を読み取る方法 ジルコンには， 大量生産期がある。 （380–280 Ma） ローラッシャ： 450–300 Ma ―カレドニア，アパラチア― （490–390 Ma） ゴンドワナ： 540–400 Ma ―パン・アフリカ― ロディニア： （750–540 Ma） 1050–750 Ma ―グレンヴィル― コロンビア： （1300–1000 Ma） 1800–1500 Ma ―トランス・ハドソン― ケノール： ウル： （2050–1800 Ma） 古地磁気 比較層序 古生物地理 構造地質（特に断層岩の運動像） 砕屑性ジルコンの年代分布 2700–2500 Ma 3100–2800 Ma 《試料採取地点・地質単元》 造山運動≒(超)大陸形成 地質系統 南部北上帯 西部（西列） 北縁～東縁部（中列） 中央部～東部（東列） 宮古層群 （永広ほか，1989）より編図 前期白亜紀花崗岩類：遠野岩体・宮森岩体 白 綾里層・合足層・尾崎層・大船渡層群・鼎浦層・新山層・山鳥層 亜 下部 飛定地層 立神層 系 小細浦層 十三浜層 鮎川層 大船渡層群 群 かつての三大造山運動 中 生 界 アルプス－ヒマラヤ： 50–0 Ma 橋浦層群 荒砥層 ジ ュ ラ 中部 荒砥崎層 系 下部 ヴァリスカン： カレドニア： パン･アフリカ： グレンヴィル： 吉浜層 袖ノ浜層 上部 石割峠層 箱根山層 船河原層 牡 鹿 層 荻の浜 群 層 綱木坂層 小鯖層 月の浦 層 志津川層 細浦層 群 韮の浜層 上部 皿貝層群 長の森層 490–390 Ma 伊里前層 稲井層群 下部 皿貝層群 風越層 大沢層 平磯層 伊里前層 稲 井 層 群 風越層 大沢層 平磯層 登米層 上部 ペ ル 中部 山崎礫岩・薄衣式礫岩 ム 天神ノ木層・東深萱層 系 錦織層・野土層 下部 750–540 Ma 1300–1000 Ma 古 生 界 石 上部 炭 系 下部 デ 上部 ボ 中部 ン 系 下部 基盤岩類 明神前層 新館層 三 畳 系 中部 小原木層 叶倉層 省略 坂本沢層 長岩層 竹沢層 鬼丸層 唐梅館層 日頃市層 鳶ヶ森層 中里層 大野層 小田越層・折壁峠層 シルル系 薬師川層・名目入沢層 大鉢森角閃岩類 川内層・奥火の土層 早池峰複合岩類 氷上花崗岩類 40 海 洋 性 島 弧 の 例 ジルコン年代分布のタイプ分け ゴンドワナ型 舞根層 小々汐層 内の原層 380–280 Ma トランス・ハドソン： 2050–1800 Ma （含 南中国，中央アジア） 唐 桑 層 群 北中国型 海洋性島弧型 海 溝 ←小笠原－マリアナ 中 単峰型年代分布 1850–2500 Ma の ジルコンが特徴的 海洋性島弧：大陸から離れた 大洋中の島弧のこと。例とし て，小笠原－マリアナ諸島。 41 ト ン マガ デ ←ィケ ッル ク 央 海 ― 700–1500 Ma の ジルコンが特徴的 嶺 ←南サンドウィッチ 42 7 下 部 上 ペ部 ル ム 系下 部 2017/1/31 60 40 20 60 前 40 下 20 石 石 炭 炭 部 古紀 系期 生 デ デ 界 ボ ボ 20 シルル～デボン系 %Pcが高い その堆積場が先カンブリ ア時代の基盤岩類をもつ 大陸縁 ン ン 紀 系 5億 ～ 10億 年 前 のジ ルコンを含む，多峰 型年代分布 シ ゴンドワナ大陸由来の地 塊の砕屑性ジルコン年代 分布とピーク位置が共通 シ ル ル ル ル ゴンドワナ大陸縁辺の 陸弧－海溝系で形成 系 紀 43 中部ジュラ～ 下部白亜系 白 前 亜 期 紀 ジ ュ ラ 紀 前 期 ペルム～下部ジュラ系 後 期 ピーク形態が 単峰型－準単峰型 三 対照的 中 畳 期 紀 前 古原生代ジルコンを 80%も 含む韓国のペルム～三畳系 砂岩 （Lee et al., 2012） 火山岩片を相当量含む砂岩 期 ペ ル ム 紀 後 期 大陸から離れた 島弧－海溝系で堆積 前 期 44 南部北上古陸の北進 ピーク形態が堆積年代付近と 2100～1600 Maに集中する 二峰型の年代分布 北中国地塊癒合前後 の火成作用の年代 ジ 後 ュ 北中国地塊近辺の 大陸縁に接合した ラ 紀 （Zhao et al., 2005） 期 中 期 45 46 主にゴンドワナ縁辺由来の海洋性島弧が 順次，北東アジアに癒合したことを示す 南部北上古陸の北進 47 48 8 2017/1/31 シルル紀の大陸配置 シルル紀末の大陸配置 日本列島の 誕 生 ★ モンゴル ローラッシャ大陸 ペリ・ゴンドワナ アヴァロン弧 両生類の上陸 https://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm 49 前期石炭紀の大陸配置 大氷河時代 https://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm 石炭紀末の大陸配置 大氷河時代の終焉 https://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm ペルム紀末の大陸配置 https://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm 三畳紀末の大陸配置 古テチス海（洋） ←南北中国 地塊の衝突 中テチス海（洋） 超大陸パンゲア 新テチス海（洋） 超大陸パンゲアの形成 https://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm https://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm 9 2017/1/31 ジュラ紀の大陸配置 白 亜 紀 の 大 陸 配 置 ローラシア（ローレイジア）大陸 テチス海（洋） 大 西 洋 の 拡 大 ゴンドワナ大陸 ゴンドワナ大陸の解体 超大陸パンゲアの解体開始 https://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm 始 新 世 の 大 陸 配 置 https://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm 現在の大陸配置 南極大陸の孤立化→氷河時代の始まり https://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm https://www.uwgb.edu/dutchs/platetec/plhist94.htm 超大陸アメイジアの形成 ？ 形成期の リフト ・１億年後：オーストラリアがアジアに衝突 ・２億５千万年後：北米・南米も一体化して， 北極付近に超大陸アメイジアができる…？ ユーラシア 豪州 北米 アフリカ 南米 F i n 10
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