地学概論

地球の歴史と生物の進化

今回の話題はさまざまな時間スケールの話題がまざっているので、部分ごとに時間スケールに注意してください。

記述がくわしくなくても、長い時間がながれていることがあります。(『図表』 3章 147ページ[4] 「地球史の長さを実感する」)

また、わたしはあまり自まえの図を提供できないので、『図表』のグラフ・写真・復元図などをじっくり見てください。

(ただし、図の軸の向きがそろっていないことにも注意。つぎの補足記事参照。)


地球の歴史を考えるわくぐみ

地球の歴史の時間目盛り(年代)をどのように知るか

地球の歴史ではどのような時間を考える必要があるか、どのように記述されているか

図表 3章 148-149ページ [1]「地質時代の区分」、146ページ [1]「地球史」、 147ページ[4] 「地球史の長さを実感する」


数値年代 (絶対年代)

(物理・天文でも使われる)時間の次元をもつ数量。

つぎの「相対年代」との対比で「絶対年代」とよばれてきたが、 実際に得られる数値は不確かさをともなうので「絶対」はふさわしくないという判断もあって、 「数値年代」と表現するか、放射性核種によるものにかぎって「放射年代」と表現することも多い。

時間の国際単位は秒だが、地質年代には「年」がふつう。
「年」の略記は英語の「y」「yr」とラテン語の「a」の両方が使われている。 「a」にはメートル法の接頭語をつけて「ka」(千年)、「Ma」(百万年)、「Ga」(十億年)という形で使う。

地球の自転周期は変化したが、公転周期は変化していないと考えられている。

年周期現象をかぞえる。

「今からなん年まえ」という年代の測定としては、地球史的にはごく新しい時代にだけ有効。 次にのべる炭素14年代を較正する基準として使われる。

(もっと古い時代についても、時間差の目盛りとしては有効なことがある。)

放射性核種の崩壊にもとづく。

放射性核種の個数は、一定の半減期で指数関数的に減っていく。 初期量が推定できれば、現存量から年代がわかる。 放射線をかぞえる方法もあるが、 近ごろは質量分析で同位体比をはかることが多い。 図表 145ページ [3]「放射年代」。


相対年代 ... 前後関係や同時性の認識にもとづく年代記述

地層の対比

今回は簡単にのべる。 [岩石]の回の堆積岩のところでふれた、

などによって対比していく。

もうすこしくわしく、「地質図」と関連して別の回にあつかいたいと考えているが、 暫定的に、[(2020年度春学期教材) 地形図をつくる、地質図をつくる]のページの 「地質図をつくる」のところを参照。

化石 (つぎにあつかう) による対比

地質時代区分 (あとであつかう)

相対年代をもとにつくられ、あとで数値年代がいれられてきた。


化石 (図表 3章 142-143ページ)

化石の種類

化石のできかた

おもな微化石

図表 143ページ[2]「化石を用いた研究」、124ページ[1 C]「堆積物をつくる生物」

化石からその生物生息当時の環境を知る


地質時代の区分

図表 3章 148-149ページ [1]「地質時代の区分」、146ページ [1]「地球史」、 147ページ[4] 「地球史の長さを実感する」

地質年代区分と地層の対比の事例: 「チバニアン」


過去の証拠はどこに残っているか


地質時代の気候変動と炭素循環 (田近さんの本を参考に)

氷河時代

地質時代のうちのおもな氷河時代

太陽

雪氷

大気中の二酸化炭素

証拠

気候への効果

二酸化炭素濃度が高いと、温室効果が強く、地上気温や海面水温が高くなる。 「地学」の教材 [温室効果の基本]などを見てほしい。

大気中の二酸化炭素のたまりの量を変化させるしくみ ... 炭素循環 (炭素のたまりと流れからなるシステム)

どういう時間スケールの問題かによって、おもに関与する「たまり」や、 「たまり」どうしのあいだの「流れ」にきくものがちがう。

化学的風化は高温多湿のときよく進行する。 二酸化炭素の温室効果と、風化による大気中二酸化炭素濃度低下は、 負のフィードバックを形成する (図表 5章 205ページ[4]「炭素の循環」の 右下の図「炭素の循環と気温の変動」)。 太陽放射の変化(増加)があっても、 地球史を通じて気候がわりあい安定していた (ほとんどの期間、液体の海が存在していた)ことは、 この負のフィードバックのおかげだったとも考えられる。

とくに、全球凍結が実際におきていたとしても、 千万年ぐらいの時間で解消したにちがいないのだが、 その理由は、二酸化炭素が、火山活動で供給されるが風化は進行しないので、 大気中にたまったからだというのが、いちばんありそうな説明になる。

地球内部がかかわる炭素循環と、プレートテクトニクスとの関係

プレート拡大速度が速いときは、(とくに海嶺での)火山活動が活発なので、脱ガスによる二酸化炭素の供給が多く、 大気中の二酸化炭素濃度は高くなりやすく、地上気温も高くなりやすい。 ただし実際に二酸化炭素濃度や気温が高くなるかは、風化などとのバランスによる。

その他の温室効果気体

地球史のうちでは、メタンなどが重要であった時期もあった可能性がある。(田近 2019 の本に出てくる)

そのほか、プレートテクトニクスや火山活動から気候へのいくつかの因果連鎖説

わたしには現実の因果関係としてどれだけ重要かわかりませんが、学説としてとなえられたことを紹介しておきます。


地球の歴史と生物の進化 (池谷・北里 2004を参考に)

先カンブリア時代の生物の進化と大気成分の変遷

(図表 3章 150-151ページ「先カンブリア時代」、147ページ「大気の歴史」)

古生代 (5.4-2.5億年まえ、図表 3章 152-153ページ)

カンブリア紀、オルドビス紀、シルル紀、デボン紀、石炭紀、ペルム紀。

中生代 (2.5-0.66億年まえ、図表 3章 154-155ページ)

三畳紀、ジュラ紀、白亜紀。

新生代 (約6600万年まえ-現在、図表 3章 158-159ページ)

古第三紀 (始新世、暁新世、漸新世)、新第三紀 (中新世、鮮新世)、第四紀 (更新世、完新世)。


[第四紀の氷期サイクルと地球の軌道要素] (別ページへ)


参考ページ

文献

今回の全般の参考書

引用した文献


2020-07-13, 2021-12-12
増田 耕一 (MASUDA Kooiti)
[地学概論 日程と各回の内容] [今学期授業向け情報目次] [地学の教材目次] [教材目次]