No.1：超海洋中央部海山頂部での絶滅の記録

地学ニュース
地学ニュース（日本の露頭・景観 100 選 No. 1）
超海洋中央部海山頂部での絶滅の記録
―
ジュラ紀の日本に付加したペルム系赤坂石灰岩（岐阜県大垣市）―
磯
﨑　行
雄＊
小福田大輔＊
Records of Extinction in a Paleo-atoll from Mid-Panthalassa :
Permian Akasaka Limestone Accreted to Jurassic Japan（Ogaki, Gifu）
Yukio ISOZAKI＊ and Daisuke KOKUFUDA＊
I．はじめに
諸大陸塊は移動を繰り返し，時には超大陸の
形成・分裂を経験した。それとは無関係に，顕生
代の約 5 億年間を通して，惑星地球の表面の約
70％はつねに海洋で覆われていた。したがって，
顕生代のグローバル環境およびそれに関わった生
物圏変化の復元において，時代を問わず広大な表
面を占めた海洋の情報が不可欠である。しかし，
現世の海洋域で最古の海底は約 2 億年前（前期
ジュラ紀）のものであり，それ以前の海洋底は，
プレート沈み込みによって現在の海洋域に残され
GMT
ていない。それゆえ陸域縁辺の浅海の地層記録か
図 1　岐阜県大垣市赤坂石灰岩の位置図．
ら過去の海洋全体の様子を探るしか方法はないと
永らく信じられてきた。
一方，日本列島の地殻表層には，おもに顕生代
なった（Isozaki, 2014）
。
の付加体とその変成部が広く露出する。過去の
本稿では，日本に付加した古海洋島由来の浅海
海溝でできた付加体のなかには，さまざまな過
成石灰岩の代表として，岐阜県大垣市赤坂（図 1）
去の海洋物質が含まれる（Isozaki et al., 1990）。
に分布する古生代ペルム系石灰岩の特徴とそのな
なかでも，海洋プレート表層で堆積した遠洋深海
かに記録された絶滅と環境変化の証拠を紹介する。
チャートとホットスポット海山頂部起源の礁石灰
II．赤坂石灰岩
岩は，おのおの失われた海洋中央部の深海底と表
層の環境情報を保存しているため，ジュラ紀以前
濃尾平野北西端に位置する大垣市北部の小山
のグローバル環境復元においてきわめて重要で
塊，金生山は大きな石灰石鉱山として古くから知
あることが 1990 年代以降広く認識されるように
られている（図 1）。東海道新幹線岐阜羽島駅を
＊
＊
きんしょうざん
東京大学大学院総合文化研究科宇宙地球科学教室
Department of Earth Science and Astronomy, The University of Tokyo
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図 2　赤坂石灰岩全体の航空写真（A：北東上空から；三星砿業株式会社提供）と代表的露頭写真（B–E：河合石
灰工業株式会社，市橋切羽東壁面）．E：大型のフズリナ Yabeina globosa を多産する上部層の露頭．
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地学ニュース
図 3　赤坂石灰岩から産する代表的ペルム紀化石の写真．
A–D：大型巻貝（A：Bellerophon jonesianus　6 cm 径，B：
“Pleurotomaria”yokoyamai　12 cm 径，C：Naticopsis wakimizui　12.5 cm 径，D：Akasakiella yabei　40 cm 長），E：大型フズリナ Yabeina globosa（風化面で個体が浮き出た部分と
研磨面の殻断面），F：四放サンゴ Waagenophyllum akasakenne（研磨面），G：大型二枚貝 Shikamaia akasakaensis
（大平標本と野外での密集層の産状）（写真 A–D，G：金生山化石館提供）．図示した巻貝および二枚貝はいずれ
もペルム紀腹足類および斧足類のなかでは破格の大きな殻サイズをもち，光合成藻類との共生が推定されてい
る（Isozaki and Aljinovic, 2009）．とくに Shikamaia akasakaensis の最大個体は，殻幅から推定される殻長がほぼ
2 m に及ばんとし，同種は古生代最大の二枚貝化石である．ペルム紀の Pleurotomaria 属の産出は世界で 3 例のみ，
また Shikamaia 属を含む Alatoconchidae 科の産出は世界で 10 か所からのみで，いずれも当時の低緯度域に限られる．
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図 4　岐阜県西部および赤坂地域の地質図（赤坂団体研究グループ, 1956 から改変）とペルム系赤坂石灰岩の総
合柱状図（Kofukuda et al., 2014 から改変）．
赤坂石灰岩は，ジュラ紀の砂岩・泥岩中に巨大な異地性岩体として産する（A）．岩体内部は初生的層序（B，C）
を保存しており，フズリナ化石に基づきその年代がペルム紀中期–後期に及ぶことが明らかにされている．
西にむかって通過してすぐに，右手車窓から大き
3G）。フズリナ化石の層序研究に基づき，この石
く削れたその山塊（図 2）が容易に眺められる。
灰岩の年代は古生代ペルム紀であることが確認さ
暗灰色ないし黒色の石灰岩中に白色のフズリナや
れている（図 4；Ozawa, 1927; 赤坂団体研究グ
サンゴ化石が多数含まれるパタンが美麗であるこ
ループ, 1956 など）。しかしこの石灰岩がかつて
とから，その石灰石はセメント・製鉄などの実用
海洋の中央部に位置していたホットスポット型海
目的以外に，装飾石材としても注目されてきた。
山の上で堆積した石灰岩であることが認識される
かつて土産用に灰皿もつくられたそうだが，禁煙
ようになったのは，プレートテクトニクスに基づ
化が進んだ今ではそれも昔話となった。
く造山運動論が日本でも広く受け入れられるよう
明治初期に欧州の地質学者もいち早く赤坂石灰
になった 1980 年代初頭以降であった（Kanmera
岩から保存良好でかつ大型の多様な化石（図 3）
and Nishi, 1983）
。赤坂石灰岩のみならず，近
が産することに注目していた（例えば, Gümbel,
畿・中部地方の美濃・丹波帯と呼ばれる地帯に産
1874; Schwager, 1883 など）。世界でも稀な巨大
するペルム系石灰岩は，もともと古太平洋中央部
巻貝 Bellerophon や“Pleurotomaria”
（図 3A，B）
に起源をもち，1 億年以上かけて海洋プレートと
また殻の長さが 2 m に及ばんとする巨大二枚貝
ともに北西方向へ移動し，ジュラ紀にアジア東縁
Shikamaia（Hayasaka and Hayasaka, 1953;
の日本に付加したことが示された（Sano, 1988
Ozaki, 1968; Isozaki and Aljinovic, 2009; Nützel
など）。
and Nakazawa, 2012）はとくに有名である（図
一方で，赤坂石灰岩が同時代の大陸縁辺で堆積
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図 5　赤坂海山の移動経路（Kasuya et al., 2012 を改変）．
赤坂石灰岩とほぼ同一の岩相および生層序をもつ宮崎県高千穂町のペルム系岩戸層・三田井層石灰岩について
古地磁気学的研究がなされ（Kirschvink et al., 2015），南緯 12 度で堆積したことが示された．近接領域で同様に
堆積したと考えられる赤坂石灰岩も，南半球低緯度域での堆積後，プレート運動によって北半球中緯度まで移動し，
ジュラ紀中頃に当時の日本（南中国の一部）の海溝で付加されたと推定される．Lepidolina territory と Yabeina
territory はペルム紀のフズリナ地理区を示し，より南方に Yabeina territory が発達した．
まおこう
した石灰岩（例えば東アジア近隣の南中国の茅口
III．G-L 絶滅境界
石灰岩など）とは異なる岩相・化石動物群をもつ
ことから，古生物地理上の位置が注目されてき
赤坂石灰岩のなかに，ペルム紀におきた重要
た。フズリナのほかに，四放サンゴ，海ユリ，腕
な生物絶滅境界があることが，最近注目される
足類，巻貝，二枚貝など浅海棲動物化石の産出
ようになった。この石灰岩の年代がペルム紀中期
は，基本的に熱帯域の生物礁として赤坂石灰岩が
（Guadalupian 世）から後期（Lopingian 世）に及
堆積したことを示している（Zaw Win, 1999 な
ぶことはかつてより認識されていた（Sakagami,
ど）。最近，同様の特徴をもつ宮崎県高千穂地域
1980; Ozawa and Nishiwaki, 1992）
。一方，1990
（秩父帯）のペルム系石灰岩（岩戸層）が南緯 12
年代に南中国の研究から古生代末の大量絶滅が
度で堆積したことが古地磁気の測定によって確認
2 段階でおきたこと，とくに 1 回目の主要絶滅
され（Kirschvink et al., 2015），赤坂石灰岩もほ
がペルム紀中期・後期（G-L）境界頃におきたこ
ぼ同様の位置にあったと考えられる（図 5）。
とが認識されるようになった（Jin et al., 1994;
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図 6　赤坂石灰岩上部の岩相層序と代表的化石の消長および薄片写真（Kofukuda et al., 2014 を改変）．
ペルム紀中期末の Capitanian 後半に，多様な浅海棲動物の多様性が減少した．海底固着生活者に被害が大きかっ
た．赤坂石灰岩も同様のパタンを記録している．とくに大型フズリナ，大型二枚貝そして四放サンゴという系
統的に異なる動物であるにも関わらず，光合成共生していた動物が，ほぼ同時期に多様性を激減させたことは
重要である．一方，G-L 境界前後に明確な堆積間隙が認められ（図 7），石灰岩の堆積相の変化も超海洋中央部
で海水準が低下したことを記録しており，おそらくその背景にグローバル寒冷化がおきたことを示唆している．
上述の浅海動物の多様性は，この直前から減少しはじめており，絶滅と寒冷化との間の因果関係，そして環境
変化の根本原因が議論されている．
Stanley and Yang, 1994）。そこで赤坂石灰岩の
da et al., 2014）
。
なかの G-L 境界層準の正確な認定に始まり（Iso-
また，赤坂産の代表的フズリナである Yabeina
zaki and Ota, 2001; Ota and Isozaki, 2006），ス
属の個体が，単細胞生物であるにも関わらず
トロンチウム同位体比測定による化学層序対比
1 cm を越える殻径をもつこと，巨大な二枚貝
や，安定炭素同位体比の測定による当時の生物生
Shikamaia 属（Alatoconchidae 科）が産出する
産性の推定などの研究が，上述の高千穂地域の同
こと（図 3）の特異さに注目して，ペルム紀中期
時代石灰岩と並行して進められてきた（Isozaki
のグローバル気候変動，とくに寒冷化に伴う大型
et al., 2007a, b; Kani et al., 2008, 2013; Kofuku-
熱帯生物群集の絶滅が議論されている（Isozaki
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図 7　G-L 境界の露頭写真（三星砿業株式会社内の切羽）（Kofukuda et al., 2014）．
赤坂石灰岩上部層の縞状石灰岩と市橋層の灰白色石灰岩との間に斜交した堆積累重関係が認められる（A，B）．
境界周辺部の研磨面（C）．この堆積間隙が認められる層準に G-L 境界が対比され，ペルム紀中期末にグローバ
ルな海水準低下と寒冷化がおきたことが示唆される．
and Aljinovic, 2009）。ペルム紀中期末にピー
た以上に重要であることがわかったが，その原
クを迎えた寒冷化は，大陸棚堆積物のシーケン
因をめぐって多様な議論がなされている。この
ス層序から独立に推定された海水準変動曲線
時期に相前後して南中国で峨嵋山洪水玄武岩
（Haq and Schutter, 2008）ともよく一致する。
（Emeishan Trap）の大規模噴火がおきたため，
さらにごく最近，G-L 境界に斜交不整合が発見
それがグローバル環境変化を引き起こしたという
おうめいしゃん
され（Kofukuda et al., 2014；図 6）
，低緯度海
説があるが，大気中に粉塵が拡散したための寒冷
洋中央部での海水準低下，すなわちグローバル寒
化と大量火山ガスの放出による温暖化という相矛
冷化がおきたことが実証された。
盾する説明がなされている。いずれにせよその噴
ペルム紀末の 2 回目の絶滅に先行して，古生
火の規模は小さすぎて，とてもグローバル環境変
代型海洋動物が最初の大きな打撃を被ったこと
化を引き起こすには不十分にみえる。火山噴火
（図 7）から，G-L 境界事件は従来認識されてき
以外に寒冷化を起こす機構として，銀河宇宙線の
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流入増加による雲量増加が提案されている（Iso-
引用文献
zaki, 2009; 磯﨑, 2012）が，具体的証拠に基づく
今後のさらなる検証が必要である。
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IV．おわりに
日本各地に石灰石鉱山があり，また鍾乳洞があ
る。これらのほとんどは赤坂石灰岩と同様に，過
去の太平洋（超海洋パンサラサ）中央部に起源を
もつ。九州・中国・四国地方の平尾台・秋吉台・
帝釈台・四国カルスト・土佐山，近畿・中部の伊
吹山・舟伏山，関東の武甲山・葛生，そして東
あっか
北・北海道の安家・尻屋崎・上磯など枚挙にいと
まがない。陸から離れた孤島上での堆積を反映し
て，これらの石灰岩は大陸縁由来の粗い砂や泥を
含まず，大陸棚の浅海石灰岩に比べて，きわめて
純度の高い良質の鉱産資源として利用されてい
る。
本稿では，資源に乏しい日本にとって貴重なこ
れらの石灰岩が，“made in Japan”ではないこ
とを紹介した。これらの地域を訪れ，その特徴的
な山容を眺める際に，実はその起源が“made in
mid-Pacific”であったこと（図 5）について思い
をめぐらせるのも一興であろう。
なお，多様な化石を産し，かつ交通の便に優れ
ることから，赤坂石灰岩はかねてより化石ハン
ターのメッカとして知られてきた。しかし，その
露出の大部分は稼働中の鉱山内にあるため，無法
な採取は慎むべきである。地元の博物館（金生山
化石館）などが主催する化石採取企画などを利用
することを勧める。
謝辞
河合石灰工業株式会社の河合進一，國枝武彦，中嶋
慎司ほかの方々，ならびに三星砿業株式会社の矢橋
龍宜，渡辺久夫，河添建一ほかの方々からは調査時に
多大なるご助力をいただいた。本稿で用いた大型化石
の写真は，大垣市の金生山化石館の高木洋一氏からご
提供いただいた。また筑波大学名誉教授の猪郷久義先
生には赤坂の地質について多くのご教示を賜った。こ
の場をかりて御礼申し上げる。
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