最期の地磁気逆転地層 〜なるか「チバニアン」〜     (2016年8月・9月訪問、12月up)


1.千葉県を知る

チーバ君
チーバ君


 三浦半島で生まれ、千葉県野田市で大学生活を送った筆者にとって、千葉はそれなりに身近な存在だったはずなのですが、こと房総半島内陸部はほとんど理解できていませんでした。
 
 最近「チバニアン」なるものが話題となり、たまたま神奈川県高校理科部会の巡検(2016.8)に参加して、改めて房総半島の奥深さを知ることとなります。

 チバニアン(候補)の地層は市原市にあるという。

 市原? といえば東京湾岸の都市のイメージを抱いていたのですが、意外にも内陸まで広がっていたのです(左図)。

 たとえばアクアライン経由でクルマで現地を目指すと、袖ケ浦市→木更津市→君津市→市原市と市境の看板が目に入ってきて頭が混乱するのですが、左図を見てようやく理解することができました。

 お目当てのチバニアン(候補)の地層は、最近売り出し中?のゆるキャラ「チーバ君」の脇腹あたり、房総半島のど真ん中、といってよい。

 それにしても千葉県は広い。耳の銚子、黒鼻の野田、目のあたりの印西、足首の館山、南房総市あたりはなんとか理解できるのですが、太平洋側や首のあたりはまだまだ、私にとっての未開の土地。
千葉の主な河川
北上する河川


 チバニアン(候補)の地層は養老川沿いにあります(赤い矢印)。この養老川も含め房総半島を流れる主な河川は北から、

養老川(ようろうがわ):
 ほぼ小湊鉄道沿いに流れて、市原市五井に注ぐ。

小櫃川(おびつがわ):
 概ねJR久留里線にそって、最終的に木更津市金田で東京湾に注ぐ。

小糸川(こいとがわ):
 富津岬の北の君津市で東京湾に注ぐ。

 共通しているのが、

 ほぼ同じ地域(緯度)を源流に北上し、東京湾に注ぐ
 
 
ことです。

 源流部から海岸までの距離からすると、不自然に北上しています。この地域の持続的な南上がりの地殻変動を示していると直感しています。

 このことは半島南端でさらに明確となります。

2.アクセス

田淵会館の場所
田淵会館


 あなたがチバニアン(候補)の地層を見たいと思われたなら、小湊鉄道月崎駅を起点に左図を参照して訪れてみてください。徒歩なら駅から20分ほど、車ではカーナビで田淵会館を目標にすればよい。この地域の公民館なのですが、県道沿いには看板もあります。

 養老川も含め、前述した北上する河川はどれも、第四系の上総層群と呼ばれる地層を蛇行しながら削り取って流れていて、この地域に踏み込むと迷路のようで方向感覚を失います。

 養老川に沿って小湊鉄道が走っています。ローカル線の趣のある駅舎が魅力ですが、複雑な地形をぬってよくこんなルートの鉄道を敷設したものだと感心。 
 
田淵会館からチバニアン地層へのルート
田淵会館から現地まで


 車で訪問する場合も田淵会館に駐車してから徒歩で向かいます。会館の先の細い農道は車輛進入禁止です。

 歩いても数百メートルの距離、案内看板も充実しているので迷うことなく、最後はやや急坂を降りていきます。

 地域の方も理解されているようで、通りかかった方から「チバニアン見に行くの?」と声をかけていただきました。

 認定されるといいですね。

3.いざ、チバニアン(候補)の露頭へ

養老川 田淵の地層

↑ 平らな川床が特徴の養老川。右に見える崖がチバニアン(候補)の露頭。

チバニアンの露頭の到着 養老川

 さて田淵会館を出発して1車線の農道を下っていくと、ほどなく養老川に到着。

 養老川はこれまで私が見たどの川とも趣が異なり、河原の石がほとんどない。そして川床全体が見事に平らで、川幅一杯に水が薄く広く流れている。
 それ故か、崖から川床まで地層が連続的に見られるのが特徴です。

 川岸に着いて左手に進むと、すぐに大きな看板が取りつけられた崖が現われる。これがチバニアン(候補)の露頭です。

 案内してくれたのは、地元の高校で地学の教員をされていた堀内正貫先生。
3色の杭 3色の杭の意味するもの

 崖のあちこちに、色とりどりの杭(パイル)が何列も並んでいます。これが一体何を意味するのかというと・・

青(緑)色の杭
 当時の地磁気の向きを記録した「堆積残留地磁気](方位磁石のN極が示す向き)が、現在と同じように北を向いている地層。これを正磁極の地層という。

色の杭
 正磁極と逆磁極の中間的な地層。

色の杭
 記録されている地磁気の向きが現在と逆に南を向いている地層。これを逆磁極の地層(地磁気逆転層)という。


 ところで崖全体では、打たれている杭のほとんどは赤の逆磁極を示し、黄色と緑の杭は少ない。
青黄赤の領域 露頭全体の様子

 崖に見られる縦の線に沿ってこれまでの研究成果の杭が撃ち込まれています。

 緑黄赤それぞれに該当すると思われる領域に色をつけてみました。

 崖全体から見れば、チバニアンの地層(主に黄色と緑)は崖の左手の急坂を登ったところにみることができます。(上の画像の場所)

 
 
 
チバニアンはここ で、どこの何がチバニアンなのか?

 左の画像でほぼ中央やや斜めに走る溝、ここに「Byk-E」と呼ばれる薄い火山灰層がはさまっている。いわゆる「鍵層」というやつです。
  
 「Byk」とは、この付近の地層に名付けられた白尾層(シラオ、ではなくビャクビと読む)を表す記号。その中でもByk-E層は木曽の御嶽山の77-78前の大噴火の火山灰が当時の海底に積もったもの。

 左画像でByk-E(ビャク イー)火山灰層が溝のようになっているのは、火山灰を調べる(観察する)ために、人為的に削り取られたからです。 この厚さわずか数cmの火山灰層の下端を境として、それより上の(新しい)地層がチバニアン(候補)です。

 カメラを構えているのは、地学写真家で有名な白尾元理(しらおもとまろ)さん。ビャクビ層を撮影するシラオさん、楽しい組み合わせではありませんか(^^)。

 地磁気の色分けでは、赤の逆転層と黄色の中間的層の境界のやや逆転層側、数10cm下にByk-E層、すなわちチバニアン候補の境界があります。これよりも古い下層の地層はカラブリアンと名付けられています。

 どういうことなのでしょうか。

 
 

 

4. 「国際標準模式地」と「ゴールデンスパイク」

地球の歴史

 ここから先の説明はやや気が重いのですが、チバニアン(候補)とはなんぞや、を理解するために避けて通れない部分です。

 調べれば調べるほど、正しい地学用語に悩み、確認しながら書いています。

 さて地球46億年の歴史に関する、これまでの最新の研究成果が「国際年代層序表」に示されています。

 

※画像をクリックするとPDFファイルが開きます。

※最新ファイルは国際層序委員会(International Commission on Stratigraphy; ICS)にあります。

最新日本語版はここ(2016.12版)
時代を示す5単元(単位)と2つの表記

 それぞれの表は5列からなります。地球の歴史の相対的な時間区分は、大区分から小区分まで5段階の「単元」(単位)で分類されており、これを地質時代と呼びます。たとえば現在から「ひとつ前」の地質時代は(左図左側表の上から2行目)
 
 @顕生(塁)代
 A新生
 B第四
 C更新
 D後期

 となります。最上位@(塁)代は古生代以降はすべて顕生(塁)代なので、あまりお目にかかることはない。(※)
 
 一方、各時代に形成された地層そのものを指す「年代層序」も併記されています。上記時代に形成された地層の「年代層序」は
 
 @顕生(塁)界
 A新生
 B第四
 C更新
 D上部

となります。地層は新しいほど上に堆積するので、地質時代で後期は、年代層序では上部となります。
 
※顕生(塁)代以前はまとめて「先カンブリア時代」と呼ばれ、その中に上記@〜Bの区分(単元)がある。つまり「先カンブリア時代」は@のさらに上位の単元といえる
チバニアン(候補)はココ

 
さて、チバニアン(候補)はどこかというと、2つ上の表の一番左側の列の最上部、最も新しい地質時代である完新世から数えて上から3番目です。

@顕生(塁)代 A新生代 
B第四紀 C更新世(※) D中期


と表記される、およそ78万年前〜13万年前の時代。46億年の地球の歴史からすればごくごく最近です。
 
 このひとつ下の(古い)期には「カラブリアン」という固有名詞と共に、枠の右下には杭(スパイク)の絵が描かれています。 
 この杭のマークはGSSPと呼ばれていますが、チバニアン候補とカラブリアンの境界には今はまだありません。

※上から4番目の第四紀ジェラシアンは、以前は新第三紀に含まれていました。
 
 
 
GSSPとゴールデンスパイク

 
GSSPは「国際標準模式層断面及び地点(Global Boundary Stratotype Section and Point)」の略で、地質年代・年代層序の境界が世界で最も明確に示されていると国際地質科学連合(IUGS)が認め、批准した地点です。これが与えられた場所を国際標準模式地といいます。そこにはゴールデンスパイクと呼ばれる青銅の杭が打たれ、それより上部の地層には、その場所の名前に-ianを加えた固有名詞が与えられるというわけです。千葉+ianならChibanianチバニアン(あるいはChibianチビアン?)。

 チバニアン候補の更新世中期にはGSSPがありません。ないからこそ田淵の地層にGSSPが認定されればチバニアンとなるわけです。


画像はWikipediaより:
GSSPの中で最古の時代に打ちこまれたと思われるゴールデンスパイク。2つ上の画像の右上にみえる、先カンブリア時代/原生塁界/新原生界/エディアカランのGSSP。南オーストラリアにある。

※なお、現時点でのすべてのGSSPの解説(境界の意味やどこにあるのか)は以下のサイトがとても分かりやすいです。びっくりしたのは完新世(現代)のGSSPは、なんとグリーンランドの氷床中にあるという。どこにゴールデンスパイクを打ち込んだのでしょうか?(^^;)

https://engineering.purdue.edu/Stratigraphy/gssp/
第四紀の表 チバニアン候補の基底は「M-B境界」

 今回のチバニアン(候補)、すなわち第四紀更新世中期のGSSPは、「最も新しい(つまり最期の)地球磁場極性逆転であるBrunhes正磁極期とMatsuyama逆磁極期との境界、略しM-B境界」と決まっています。

 地球は過去何度も、方位磁石のN極の向く方向が、今と同じ北を指す正磁極期と、南を指すと逆磁極期を繰り返してきました。
 そのことを世界で初めて示したのが京都帝国大学の松山基範(もとのり)で1920年代のことです。柱状節理で有名な兵庫県の玄武洞の岩石(玄武岩)が今と逆向きに磁化されていることを発見。溶岩が固まるときに、そのときの地磁気の向きを記録していることから、過去に地磁気の向きが逆転していたことを主張したのです。

 その後、超高感度の磁力計ができると堆積岩にも極めて弱い当時の地磁気が記録されていることが分かってきました。

 地磁気の逆転は地球規模のイベントなので、世界各国で地層の残留磁気の研究が進み、1950年代に松山逆磁極期が正式に認められました。

 つまりチバニアン候補の基底は、地球科学歴史上でも重要なトピックを示す場所と言えますね。


 ところで田淵の地層に方位磁石を持っていくとよい、という話を聞きますが、堆積岩の残留磁場は極めて弱いものであって、方位磁石を置いてすぐに分かるようなものではないと思います。
 
 地磁気以外にも物理化学的な指標がいくつかあって、例えば左図の右側に示される「海洋酸素同位体ステージ」は、寒冷期・氷河期には蒸発しやすい軽い酸素の同位体が雪となって氷河に閉じ込めらると海に戻らないため、海洋中の重い酸素の同位体比が増える、という理論です。

 
※左図は国際層序委員会(ISC)の下記データを加工。
http://www.stratigraphy.org/upload/QuaternaryChart.pdf
Byk-E GSSPに認定される条件

 
ところでM-B境界を示す地層は、それこそ世界中に存在しているはずです。国際模式地に認定されるための必要条件は何かというと、

1.不整合がなく、連続的に堆積し、変成・変質がないこと。
2.陸上に地層が広く露出しており、誰でも観察可能なこと。

3..海成層で化石が豊富であること
4.化石相が汎世界的で豊かであること

5.泥質堆積物で構成され、堆積速度が速いこと。

6.調査結果が公表されていて、研究が進んでいること。
7.複数手法によって年代対比が可能なこと。


なのだそうです。

 地質年代は当時繁栄/絶滅した生物相で分類されると習いました。たとえば中生代は恐竜や爬虫類の時代、新生代は哺乳類の時代等。
 一方、比較的最近の年代層序は、物理的な指標(地磁気・放射性同位体による絶対年代、酸素同位体比など)や、生物学的指標(微化石、花粉など)で境界が定義されることが多いようです。

 田淵の地層の優位点は、養老川沿いに連続的に地層が露出し、地層が北にゆるやかに傾いているために、南に行くほど下位の(古い)地層が観察できて層序がしっかり見えること、Byk-Eを含む上総層群が天然ガスを埋蔵していたため、古くからよく調査・研究がなされてきたこと、堆積速度が速い(2m/1000年)ことなどです。

 
日伊の国旗 チバニアン(千葉期)認定なるか

 養老川沿いの田淵の露頭はM-B境界が明確とはいえ、その変化は斬進的(赤→黄→青)であって、それだけではゴールデンスパイクを打ち込む場所は定まりません。そこでその頃に起こった地学イベントの御嶽山の大噴火で積もったByk-E火山灰層の下限をGSSPにすべきと、日本の研究者は提案・主張しているのです。

 ライバルは日本よりも前から主張していたイタリアの2地点。田淵会館の敷地には、これまでの縁を大切にして、イタリアと日本の国旗が掲げられています。

 名実ともに、日本初のGSSPなるか?

 2017年前半には決定すると言われています。楽しみに待ちましょう(^^)!

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