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| 図11.9: サメの歯の化石（左）と現代のサメの歯（右）。 | |
図11.10：生物に似たティラノサウルス・レックスの化石。
今では当たり前のように思えるかもしれませんが、当時のほとんどの人は、化石がかつて生物の一部であったことを信じていませんでした。 というのも、貝やカタツムリなどの海洋生物の化石は、海から遠く離れた高い山の中で発見されていたからです。 この化石の説明には2つの考え方があった。 宗教家の中には、この貝は聖書の大洪水の時に流れてきたものだと考える人もいた。 しかし、山の上だけではなく、山の中、つまり地中深くから切り出された岩の中からも化石が発見されたという事実を説明することはできない。 そこで、「不思議な力が働いて、岩の中に化石ができた」という説が唱えられた。 つまり、貝や骨や歯の化石は、決して生物の一部ではなかったのです。
ステノは別の考えを持っていました。ステノにとって、化石と現代の生物が似ていることは無視できないことでした。 ステノは、化石を超自然的な力で説明するのではなく、「化石はかつて生物の一部だった」と結論づけました。 そして、海から遠く離れた岩の中から貝殻の化石が見つかることを説明しようとした。
岩石層の重なり
ステノはまず、岩石に海洋動物の化石が含まれている場合、その岩石は海底に堆積した堆積物から形成されていると考えました。 そして、その岩が隆起して山になった。
元々の水平性
堆積物は水中で堆積するので、平らで水平な層を形成します（図11.11）。
横方向の連続性
堆積物は、堆積した水域をまたぐように連続したシート状に堆積しました。
重ね合わせ
堆積岩は重ね合わせて堆積されます。
重ね合わせ
他の岩層を横切っている岩層や表面は，その岩層よりも若いものです。
グランドキャニオンは、ステノの法則をよく表しています。
グランドキャニオンは、ステノの法則をよく表しています。図11.13は、キャニオンを構成する堆積岩の多くの水平な層を示しています。 これは、元の水平性の原則をうまく示しています。 峡谷の上部には最も若い岩石層があり、下部には最も古い岩石層があり、これは重ね合わせの法則によって説明されます。 カイバブ・ライムストーンのような特徴的な岩層は、峡谷の広い範囲で一致しています。 これは「横方向の連続性の法則」に基づいています。 最後に、コロラド川がすべての堆積岩の層を横断して峡谷を形成します。
図11.
岩石の相対年齢を知る
岩石の相対年齢とは、他の岩石と比較したときの年齢のことです。 2つの岩石層の相対的な年齢を知っていれば、どちらが古く、どちらが若いかがわかりますが、その岩石層が何年単位であるかはわかりません。 場合によっては、ある地層に至るまでの一連の流れを判断するのが非常に難しいこともあります。 図11.14の例を見てみましょう：
図11.14：堆積層の断面。 (A-C)火成岩の貫入、(D)断面、(E)断層。
横断関係の原則では、断層や貫入は、それが切り開いている岩石よりも若いとされています。 E」と表示された断層は、3つの堆積岩層（A、B、C）をすべて切断し、さらに貫入（D）も切断しています。 したがって、この断層は、見られる中で最も若い地層でなければなりません。
重ね合わせの原理とは、最も古い堆積岩ユニットが下にあり、最も若いものが上にあるというものです。
- C層ができた。
- B層ができた。
- A層ができた。
- A-B-C層が存在していたときに、貫入Dが形成された。
- 貫入DがA-C層を切り開いた。
- 断層Eが形成され、A～Cの岩石と貫入Dが移動した。
- 風化と浸食が起こり、A層の上に土の層が形成された
岩層の不整合
ステノは岩層の相対的な年代を決定するルールを発見しましたが、これらの岩層が形成されるまでにどれくらいの時間がかかるのかについてはよく理解していませんでした。 当時のヨーロッパでは、地球の年齢は約6,000年と考えられていた。これは、聖書に書かれている出来事の時間を推定して決められた数字だった。 このタイムスケールに疑問を投げかけたのが、スコットランドの地質学者、ジェームズ・ハットン（1726〜1797）である。 近代地質学の創始者とも言われるハットンは、「一様主義」という思想を打ち出した。 現在が過去を知る鍵である」というものである。 一様主義とは、現在私たちが目にしているものと同じプロセスが、過去にも存在していたという考え方です。
ハットンは、侵食された表面の上に堆積岩の層がある場所を発見しました。 このような地層は不整合と呼ばれ、一部の岩石が浸食されてできた岩石層の隙間である。 ハットンは、この形成に至るまでの一連の出来事を再現した。 例えば、スコットランドの海岸にある有名なSiccar Pointの不整合（図11.15）を考えてみましょう。
図11.15：スコットランドの海岸にあるハットンの不整合。
図15に基づいて、少なくとも9つの地質学的イベントを推測することができます：
- 一連の堆積層が海底に堆積する。
- 堆積物が固まって堆積岩になる。
- 傾いた層が雨や氷、風によって侵食され、不規則な表面を形成する。
- 侵食された堆積岩層を海が覆う。
- 新しい堆積層が堆積する。
- 新しい層が固まって堆積岩となる。
- 隆起が起こり、新しい堆積岩が海面上に露出する。
ハットンは、Siccar Pointのような不整合の形成につながる、堆積、岩石形成、隆起、浸食の繰り返しを説明するには、膨大な時間が必要であることに気づきました。
Matching Rock Layers
重ね合わせやクロスカットは、岩石が互いに接している場合には役に立ちますが、岩石が数キロメートル、あるいは大陸まで離れている場合には役に立ちません。 地質学者が遠く離れた岩石層を合わせるためには、3種類の手がかりがあります。 1つ目は、堆積岩の中には、広大な地域にまたがっているものがあるという事実です。 例えば、ピエール頁岩層は、ニューメキシコ州からノースダコタ州までの大平原地帯に分布しています。
2つ目の手がかりは、キーベッドと呼ばれる、広い地域で見られる特徴的な岩層の存在です。 火山灰の流れは、広範囲に広がっていて識別しやすいため、キーベッドとしてよく使われます。 最も有名な例は、白亜紀と第三紀（恐竜が絶滅した時代）の境界に見られる粘土層です（図11.16）。 このわずか数センチの薄い堆積物の層には、イリジウムという元素が高濃度に含まれています。 イリジウムは地球上では珍しい元素ですが、小惑星ではよく見られます。 1980年、ルイス・アルバレスと彼の息子ウォルターが率いる科学者チームは、約6600万年前に巨大な小惑星が地球に衝突し、森林火災や酸性雨、気候変動を引き起こして恐竜を絶滅させたと提唱しました。
図11.17: 地質学的時間スケール
科学者が異なる岩石層を比較するのに役立つ3つ目のタイプの手掛かりは、指標化石です。 指標化石とは、広く普及していたが、比較的短い期間しか存在しなかった生物の残骸であることを思い出してください。
世界中の岩石から化石を集めているうちに、年代の異なる岩石には特徴的な種類の化石が含まれていることがわかってきました。
地質学的時間スケールの各時代、期間、エポックは、その時代に出現した化石によって定義されます。 例えば、古生代の岩石には、一般的に三葉虫、腕足類、ウミユリなどの化石が含まれています。 また、恐竜の骨があれば中生代の岩石であることを示し、恐竜の種類によって三畳紀、ジュラ紀、白亜紀の岩石であることを示します。
授業のまとめ
ニコラス・ステノは、17世紀に初めて、科学者が岩石の相対的な年代を決定するための原理を打ち立てました。 ステノは「堆積岩は、古い層の上に若い層が連続した水平な層で形成されている」と述べています。 その1世紀後、ジェームズ・ハットンは、「断層や火成岩の貫入は、貫入している岩石よりも若い」という横断関係の法則を発見した。 また、ハットンは、堆積岩が侵食された表面の上に位置する「不整合」を作り出すためには、膨大な時間が必要であることを初めて認識しました。
距離の離れた岩層を比較する場合には、他の方法が有効です。 堆積岩の多くは大きく、地域を超えて認識することができます。 また、キーベッドと呼ばれる特徴的な岩層は、岩石ユニットの相関をとるのに有効です。 異なる岩石層を比較するには、化石、特に指標化石が最も有効です。
Review Questions
- 15世紀に、ある農夫がハマグリの殻にそっくりな岩を見つけました。
- 図11.18の次の各画像が示すステノの法則はどれですか？
- 図11.19の岩石ユニットの順序は、古いものから若いものへとどのようになっていますか？
- 図11.19の岩石ユニットの順序は、古いものから若いものへと、どのようになっていますか？
- 図11.20の露頭に示されているのは、どのような種類の地層で、それはどのような出来事の順序を表していますか？
- 図11.21の3つの露頭は、非常に離れています。
図11.18：ステノの法則の図解。
図11.19：岩石ユニットの配列
図11.20: Outcrop.
図11.21: Fossils.
Vocabulary
cross-cutting relationships ステノの原則の1つで、貫入や断層はそれを貫いている岩石よりも若いとするもの。 地質学的時間スケール 地球の歴史を地質学的および進化的事象によって区別された時間ブロックに分割したもの。 キーベッド 一時期に形成された特徴的で広範囲な岩層。 原初の水平性 堆積層が堆積した時点では水平または平らであったとするステノの原則の一つ。 相対年代 ある物体の年代を他の物体の年代と比較したもの。 重ね合わせ 堆積岩層の順序において、最も古い層が一番下にあり、最も若い層が一番上にあるとするステノの原則の一つ。 不整合は多くの場合、浸食面で示される。 一様主義 今日の土地を形成している地質学的プロセスは、地球の歴史を通じて基本的に同じように作用しているという考え方。
考察のポイント
- ニコラス・ステノの時代には、なぜ多くの人が化石が古代生物の残骸であると信じなかったのでしょうか？
- ステノは、高い山に海の化石があることをどのように説明したのでしょうか？
- James Hutton氏にとって不整合はどのような意味を持っていたのでしょうか？
- 非常に離れた2つの岩層の相対的な年齢をどのようにして決めることができるのでしょうか？