地学の科学史
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授業後も補足する予定で、順序をくみかえる可能性もあります。
博物学の伝統と数理科学の伝統
近代科学のうちでも、
物理学は、数学を基礎とした。そして、運動方程式などの理論の構造が時間前進型であり、
原因がわかれば結果がわかる構造をもっている。その結果を現実の証拠とてらしあわせて
あっていなければ、理論か、想定した原因のどちらかが正しくないだろう、という論法をつかえる。
他方、博物学的な学問がある。世界から集められた物を分類する (分布図をつくる、系統樹をつくる、など)。
自然な分類があるとすればそれは自然界でおきたことを反映しているだろう。
なにかのプロセスを想定し、見ている物の集まりがその結果ならば、ありうる原因は何か、と考えをすすめる。
地球内部については、博物学的伝統の地質学(・鉱物学・古生物学)と、
数理科学的伝統の地球物理学 (測地学、地震学、地磁気学などをふくむ) が別々に発達してきた。
いまでは研究はいっしょにやるが教育課程はまだ統一されていないことが多い。
大気については、観測が温度、圧力、速度などの物理量が主になったので
(雲形分類などの博物的要素もあるが、副次的とみなせたので)、
観測も理論もふくむ気象学が構成され、それは地球物理学のうちの大気物理学でもあると認識されるようになった。
西洋近世の地学
- 自然史あるいは博物学 (natural history) ... 動物、植物、鉱物
- 鉱山開発とその安全管理・排水などのための知識
- 「大地の理論」 (思弁的なもの) ... 山田 (2017) あるいは 矢島・和田 (2004) 「近代以前」の章の地学の部を参照
近代科学としての地質学のはじまり
[参考] 矢島・和田 (2004) の近代の章の地学の部 (矢島) の目次項目。
岩石はどのようにしてできたか ... 「水成論」と「火成論」
- 地層の認識
- 水の底に堆積したものだろう。
- 下から順にできたのだろう (「地層累重の法則」)
- ヴェルナー [ウェルナーとも] (Werner, ドイツ, 1749-1817) の「水成論」
- すべての岩石は水の底に堆積してできた。
- カコウ岩などのかたい岩石は、地球ができて最初に堆積したものである。
- ハットン (James Hutton, スコットランド, 1726-1797) の指摘
- (わたしはハットンの伝記情報をレプチェックの本の英語版で知った。)
- 水成論で期待される地層塁重への変則事例
- 地層の下にカコウ岩がある ... (解釈) カコウ岩は火成岩 (溶融したものから固結した岩石) であり、
地層よりもあとでできた。
- 『地学図録』 第1編 [23] 「火成岩の分類と産状」 [C] 「火成岩の産状」
- 『地学図説』 (旧課程版) 第2章 [13] 「火成岩の形成」 (1) 「火成岩の形成と産状」
- 地層の不整合 ... (解釈) いったん地表に出て水などによって侵食されたあとふたたび堆積
- 『地学図録』 第2編 [7] 「地層の形成」 [B] 「整合と不整合」
- 『地学図説』 (旧課程版) 第3章 [6] 「地殻変動」 (3) 「不整合」
- 水のはたらきのほかに、地球内部からのはたらき (「内的営力」) が重要。
- これが「火成論」といわれる。すべての岩石が溶岩がひえてできたという説ではない。
化石が過去の生物の残骸や痕跡であるという認識 → 過去の生物の分類・系統の推定
地層の相互関係を認識する ← 地質調査、「地質図をつくる」実践のつみあげ
地質時代区分
- 時間軸上で化石からみた生物相 (種類のくみあわせ) が大きくかわる時点を時代画期とする。
- 第一系、第二系、第三系 (地層の大分類)
- 「第一系、第二系」はつかわれなくなった。おそらく水成論とむすびついた概念だったから。
- 「第三系」は生きのこった。それに対応する時代が「第三紀」。
いまでは「古第三紀」「新第三紀」「第四紀」とわけられている。
- カンブリア紀、シルル紀、石炭紀、ジュラ紀、白亜紀などの時代がたてられ、
生物相 (とくに動物相) にもとづいて、古生代、中生代、新生代と大別された。
(「古生代」の英語 paleozoic の「zo-」は動物を意味するギリシャ語から。)
- 年代はながらく相対年代だった。
物理でいうのと同じ時間めもりの年代 (数値年代、いわゆる絶対年代) が知られたのは、
放射性核種の壊変の半減期が知られてから、およそ第二次世界大戦後。
- 古生代よりまえはながらく「先カンブリア時代」とよばれてきたが、
始生代 (または太古代)、原生代がたてられた。
年代観、「斉一説」と「天変地異説」の問題
([第3回]であつかったキリスト教の時間観の問題ともからむ。
生物進化論ともからむ。)
- 化石生物相からみて、多数の生物種の絶滅 (mass extinction、直訳「大量絶滅」) が複数回あったにちがいないので、聖書を文字どおりに解釈する年代観とはあわない。
- 天変地異説 ... 平常は生物相 (生物種のくみあわせ) はかわらず、環境激変のときだけ変わる。
- 斉一説 ... 地質構造の変化も生物の進化も、地球の歴史をつうじて、現在おきているのと同じようにおこってきた。
- 代表的論者 ライエル (Lyell, イギリス、1797-1875)
- 現在の認識 ... 物理法則や生物進化の原理は斉一だが、ときどき環境の激変はある
(生物相の激変をともなうので地質時代の画期になることがおおい)。
地学図集のうちで関連するところ
(前回の[進化]のページに収録したが説明しなかったものを暫定的にそのまま収録。)
数研出版 『地学図録』 (新課程版)
「化石」 (第2編 [10])、
「古生代」 (第2編 [14])、
「中生代」 (第2編 [15])、「恐竜はどんな生物か」 (特集 5)、
「新生代」 (第2編 [17][18])、「大量絶滅と進化」 (第2編 [16])、
「地層の対比」 (第2編 [11])、
「地質時代の区分と数値年代」 (第2編 [12]) 参照。
第一学習社 『地学図説』
「化石」 (旧課程版 3章10節、新課程版 5章6節)、
「古生代」 (旧 3-14, 新 5-10)、
「中生代」 (旧 3-15, 新 5-11)、
「新生代」 (旧 3-16, 新 5-12)、
「地層の対比」 (旧 3-11, 新 5-7)、
「地質時代の区分」 (旧 3-12, 新 5-8) 参照。
現在生きている生物とはちがうさまざまな種類の生物化石が出土した。
19世紀に、地層や化石の対比によって、
地層ができた時代の前後関係がわかり、地質時代の区分がつくられていった。
その主要な区分が「古生代」「中生代」「新生代」であり、
その境界では生物種の組み合わせが急にかわるので、多数の生物種の絶滅がおきたと考えられる。
ただし、年代の数値が明確にはいったのは 20世紀なかば以後
(放射性同位体とその半減期が知られてから) のことである。
氷河時代と氷期
- 極地への航海 (大航海時代にやりのこした探検)。巨大な氷河 (グリーンランド氷床、南極氷床) との出会い。
- 地形・地質の証拠 (岩石の擦痕、「迷子石」、「モレーン」(堆積物の丘) など) から
過去の氷河のひろがりを推定。巨大な氷河がひろがっていた時代があるという認識。
- 代表的論者 ルイ・アガシー [Agassiz] (1807-1873, スイス、のち アメリカ)
- 時間スケールによって話題はふたつにわかれる。(数値年代はまだはいっていなかった。)
- 億年スケールの地球史のうちの千万年スケールの氷河時代。
古生代 石炭紀・ペルム紀 (二畳紀ともいう) の氷河時代など。
- 最近二百万年の第四紀のうちの万年・十万年スケールの複数の氷期。
(氷のすくない時期を「間氷期」という)
- 氷河時代の問題は、大陸移動の問題に関連する。
- 周期的な氷期の原因として、(他の惑星の重力による) 地球の軌道要素の変化が、
地球に到達する太陽放射 (の緯度別・季節別の分配) の変化をつうじて気候に影響するという説がでてくる。
- 代表的論者 クロル (Croll, 1821-1890, スコットランド);
ミランコビッチ (Milankovitch, 1879-1958, セルビア)
- 于余曲折のすえ、いまでは主要な原因のうちのひとつとされている。
[参考] 地学教材ページ [第四紀の氷期サイクルと地球の軌道要素]
(地学図集への参照はその中にあります。)
[参考] インブリー・インブリー (1982) の目次項目
大陸移動説からプレートテクトニクスへ
- 山はどうして (どのように) できるのか?
- 「地向斜」説
... (雑にいえば) 盆状のところに厚く堆積した地層が、なんらかの理由で不安定化し、もりあがる。
- 大陸移動説のはじまり
- 大西洋両岸の海岸線の凹凸が対応する
- その凹凸をあわせてつなげると、過去の時代の地質構造や化石生物相がにたものがつながることがある。
- 岩石残留磁気、古地磁気
- 火成岩は固結したときの地磁気を保持しているらしい。
- (地磁気は逆転することもある。ブリュン [Brunnhes、ブリュンヌ、ブルンとも]、松山 基範 [もとのり])
- 古地磁気から磁極を推定すると、みかけの磁極が移動している。
その移動経路は、どの大陸のサンプルにもとづくかによってずれる。
大陸が相互に移動しているとするとつじつまがあう。
- ヴェゲナー ([ウェゲナーとも] Wegener, ドイツ, 1881-1930) による大陸移動説の総合 (出版 1915年)
- 大陸移動の原動力があるのかという疑問、マントル対流説
- 海洋底拡大説
- 第二次世界大戦時から、海洋底の探査が進む
- 海底地形。大西洋中央海嶺、海溝などの発見
- 海上地磁気観測 ... 海底の岩石の残留磁気を反映しているはず。
正・負の偏差の縞状分布。コアサンプルの年代とあわせて、
海嶺でつくられた海洋底が両側にひろがっていくという認識にいたる。
(いわば、海洋底は、テープレコーダーのテープである。)
- ひろがった海洋底が大陸にぶつかるとどうなるのか?
海溝でしずみこむのか?
- 世界の地殻 (海洋地殻にかぎらない) はいくつかのプレートにわけられ、
プレート内の変形はちいさい、というモデルにいたる。
- 地球物理学者は早くプレート論を受容したが、
地質学者は地向斜説をまもりつづける傾向があった。
すくなくとも日本のばあい、つぎのような理由があり、地質学者が保守的すぎたとはいえない。
- 地震の震源の3次元的分布から、日本海で大陸にむかってさがる面状の深発地震帯がある
(和達 [わだち] 清夫)。これはプレートのしずみこみという考えとよく対応する。
- プレートのしずみこみ帯で地質構造 (地層や火成岩の配置) がどうなるべきかの
模式がなかなかできなかった。「付加体」の概念ができて、
やっと現実の地質構造を説明できるかどうかの検証ができた。
[参考] 矢島・和田 (2004) の近代の章の地学の部 (矢島) の目次項目 つづき
[参考] 矢島・和田 (2004) の現代の章の地学の部の目次項目
地学図集のうちで関連するところ
- 『地学図録』
- 第1編 [6] プレートテクトニクスの成立
[A]「大陸移動説」、[B] 海洋底拡大説と古地磁気、[C] プレートテクトニクスへの発展
- 地磁気については、第1編 [3] 地磁気
- 深発地震帯については、第1編 [15] 地震の起こる場所 [C] 深発地震面
- 付加体については、第2編 [20] 日本列島の地体構造 [B] 日本列島の地質断面と付加体
- 『地学図説』
- 旧課程版第2章[7]、新課程版第1章[7] プレートテクトニクス (2)
(大陸移動説、海洋底拡大説と古地磁気、プレートテクトニクス)
- 地磁気については、旧課程版第2章[3]、新課程版第1章[3] 地磁気
- 深発地震帯については、旧課程版第2章[20]、新課程版第2章[3] 地震の分布と種類 (2）日本周辺の地震の分布
- 付加体については、旧課程版第2章[17]、新課程版第5章[13] 日本列島の形成 (2) 付加体
文献
おもに参考にした本
- 矢島 道子、和田 純夫 編, 2004:
『はじめての地学・天文学史』。ベレ出版, 303 pp. ISBN 4-86064-066-7.
[読書メモ]
... 地球科学 (おもに地質学) と天文学の入門よみもの。
通史的だが分担執筆で章ごとに執筆態度がちがう。
今回の教材には、近代 (18-19世紀) の章の地学の部、現代 (20世紀) の章の地学の部を参考にした。
氷河時代の件
- J. インブリー [Imbrie], K. P. インブリー 著 [原書 1979], 小泉 格 [いたる] 訳, 1982:
『氷河時代の謎をとく』 (岩波現代選書 NS 530)。
岩波書店, 263 pp.
[読書メモ (2024-12-07)]
... 氷河時代の発見、第四紀の氷期サイクルの発見、
地球の公転・自転の軌道要素を原因とする氷期サイクルの理論、
それが有力になっていく歴史についてのよみもの。
最後の部分の研究当事者とその娘による。
- 大河内 直彦, 単行本 2008, 文庫版 2015:
『チェンジング・ブルー -- 気候変動の謎に迫る』(岩波現代文庫 社会 280)。
岩波書店, 409+70 pp. ISBN 978-4-00-603280-7.
[読書メモ]
[単行本版の読書ノート]
... 第四紀の氷期サイクルについての自然科学入門よみもの。科学史的なところもある。
- 小林 国夫、阪口 豊, 1982: 『氷河時代』。岩波書店, 209 pp.
... 第四紀の氷期についての自然科学教科書的な本だが、
氷河時代・氷期が認識されはじめたころの学説史の話題をふくむ。
[前田四郎氏による書評 (『地学雑誌』)]
- エドマンド・ブレア・ボウルズ [Bolles], [原書 1999年], 中村 正明 訳, 2006:
『氷河期の「発見」 -- 地球の歴史を解明した詩人・教師・政治家』。
扶桑社, 269 pp. ISBN 4-594-05143-X.
[読書メモ (2024-12-07)]
... ノンフィクション読みもの。地質学の話もあるがあまりわかりやすくない。
現在のグリーンランド氷床の探検の話題がおもしろい。
部分的に参考にした本
- ジャック・レプチェック [Jack Repcheck] 著 [原書 2003], 平野 和子 訳, 2004:
『ジェイムズ・ハットン --地球の年齢を発見した科学者』。 春秋社。
[読書ノート]
... James Hutton の伝記よみもの。
- 清水 大吉郎, 1996: 『古典にみる 地学の歴史』。東海大学出版会, 152 pp. ISBN 4-486-01322-0.
[読書メモ]
... 地学 (おもに地質学) の歴史にのこる業績をあげた人の著作物を見る。
- 山田 俊弘 2017: 『ジオコスモスの変容 -- デカルトからライプニッツまでの地球論』。
勁草書房, 256+xxvii pp. ISBN 978-4-326-14829-5.
[読書メモ]
... 西洋の近世 (おもに17世紀) の 地球 (おもに地下の世界) についての思考。
Steno (1638-1686) に重点がある。科学史の専門的論考。
矢島・和田編 (2004) の「近代以前」の章の地学の部がこれの要点紹介にあたる。
読んでいないがよいと思われる本
- ガブリエル・ゴオー [Gohaud] 著 [原書 1990], 菅谷 暁 [すがや さとる] 訳, 1997:
『地質学の歴史』。みすず書房, 376 pp. ISBN 978-4-622-03958-7.
[出版社サイトのこの本のページ]
- P. J. ボウラー [Bowler] 著 [原書 1992], 小川 真里子, 財部 香枝 [たからべ かえ], 桒原 康子 訳, 2002:
『環境科学の歴史 (I, II)』。朝倉書店, (I) 256 pp. ISBN 978-4-254-10575-9.
(II) 256 pp. ISBN 978-4-254-10576-6.
[出版社サイトの第1巻のページ]
[出版社サイトの第2巻のページ]
... 生態学の歴史もふくむが、地質学の歴史に重点がある。
- R. M. ウッド [Wood] 著 [原書 1985], 谷本 勉 訳, 2001:
『地球の科学史 -- 地質学と地球科学の戦い』。
朝倉書店, 288 pp. ISBN：978-4-254-10574-2.
[出版社サイトのこの本のページ]
... 大陸移動説とプレートテクトニクスが提唱されてからひろくうけいれられるまでの科学史。
- 泊 [とまり] 次郎, 2008:
『プレートテクトニクスの拒絶と受容 -- 戦後日本の地球科学史』。
東京大学出版会, 280 pp. ISBN 978-4-13-060307-2, (2017年新装版) 978-4-13-060319-5.
[出版者サイトの新装版のページ]
... 題名のような主題の科学史の専門的論考。
(ここにあった地学図集への参照は、上の関連するところにうつしました。)
2024-12-06, 2024-12-07, 2024-12-08
増田 耕一 (MASUDA Kooiti)