千葉時代(チバニアン)提案に不可欠な環境変動記録の復元

ad
ad

2018/07/05 国立極地研究所 茨城大学

国立極地研究所(所長:中村卓司)の菅沼悠介准教授、茨城大学(学長:三村信男)大学院理工学研究科博士後期課程3年の羽田裕貴氏を中心とする19機関25名からなる研究グループは、千葉県市原市の地層千葉複合セクション(「千葉セクション」および周辺の地層:注1)を対象として、地層に含まれる花粉や海洋微生物化石の分析を行い、千葉複合セクションが堆積した約80万年前から約75万年前までの気候と海洋環境の変化を詳細に調べました。その結果、千葉複合セクションの位置する場所ではこの時期に、寒冷(氷期)→温暖(間氷期)→寒冷(氷期)と激しく気候・海洋環境が変化したこと、この温暖期中で最も暖かかった時期の長さが約1万年間であることが分かりました。また、本研究グループによる千葉複合セクションを用いた先行研究で、これまでで最後の地磁気逆転(注2)が約77万年前に起こったことが分かっていますが、今回の検討では、千葉複合セクションにおいては、地磁気逆転の際、生物の明らかな絶滅現象や気候・海洋環境の特異な変化は見られませんでした。

これらの結果は、今後、地球の気候変動メカニズムの解明に役立つとともに、千葉複合セクションが当時の日本周辺や地球規模の気候・海洋環境変動を研究する上で非常に適した場所であることを示します。すなわち、千葉複合セクションの中心となる「千葉セクション」を地質時代の前期-中期更新世境界(注3)の国際標準模式地(GSSP、注4)として申請するために必要な条件を、高いレベルでクリアしていることを改めて明確に示すことができたと言えます。

この成果は、Quaternary Science Reviews誌オンライン版に掲載されました。

研究の背景

地球の歴史を紐解く、つまり過去の地球環境の変遷を明らかにすることは、自然科学における大きなテーマの一つであるとともに、地球環境変動の将来予測においても非常に重要です。地質時代の前期更新世と中期更新世の境界(約77万年前)は、これまでで最後の地磁気逆転が起こった時期であると同時に、氷期–間氷期サイクル(注5)が4万年周期から10万年周期へ変わったことなど、大気循環、氷床発達、および生物相の変化において大きな変動を経験したタイミングで、地球の気候変動メカニズムを解明するための重要なターゲットとして知られています。とくに、この時代の温暖期(間氷期)は、地球の軌道や自転の傾きなどが現在の間氷期と良く似ているために、地球本来の気候変動リズムと人為起源の地球温暖化の比較に適しており、注目を集めています。

房総半島の中央部、千葉県市原市の地層「千葉セクション」は、この前期-中期更新世境界のGSSPの候補地として知られており(図1、2)、地層の堆積した時期や地磁気逆転の時期が詳しく研究されています。さらに、当時の気候と海洋環境や、地磁気逆転が生物や気候に与える影響を調べるための条件が整っています。

研究の内容

研究グループは、千葉複合セクションにおいて極めて狭い間隔で採取した試料を用いて、陸域の環境変動を復元するために花粉化石種の解析、海洋環境変動を復元するために有孔虫、石灰質ナンノプランクトン、および放散虫などの海洋微生物の化石の群集解析と有孔虫化石の化学的分析をそれぞれ行いました(図3、4、5)。この結果から、千葉複合セクションでは約80万年前から約75万年前にかけて、氷期-間氷期サイクルに対応して陸上の植生が大きく変化したことが分かりました。この変動は、シベリアから中国北部にかけての地層を用いた先行研究と整合的でした(図3)。また、この時の間氷期の中で、最も暖かかった時期の長さが約1万年間であることが明らかとなりました。このことは、現在の間氷期がすでに1万年を経過していることから、本来の気候変動のリズムでは既に氷期に向かって寒冷化が開始するタイミングに至っている可能性を示唆します。一方、海洋微生物の化石から、当時の海洋環境が氷期-間氷期サイクルに併せて大きな水温変化を経験したこと(図4、6)、温暖期にはある種の海洋微生物の数が増えること、氷期から間氷期にかけての温暖化する時期の中には、急激な寒の戻り(寒冷化イベント)があることなどが明らかになりました。なお今回の検討では、地磁気逆転の際に生じた地磁気強度の低下に伴った、気候・海洋環境および陸上の植生の特異な変化や海洋微生物の明らかな絶滅現象は確認されませんでした。

今後の展望

本研究は、「千葉セクション」のGSSP申請書中でも極めて重要な部分を担っています。今回、論文として発表されたことにより、千葉複合セクションが幅広い研究分野において高い価値を持つことが示されました。研究グループはこれからも「千葉セクション」および千葉複合セクションを用いた研究を発展させ、GSSP認定に向けて活動するとともに、地球史の解明や将来予測に関する研究を進めます。

注1 千葉複合セクション
千葉複合セクションは、その中心となる「千葉セクション」を含む養老川セクション(35˚17.41’N; 140˚8.48’E)のほかに、養老田淵セクション(35˚17.41’N; 140˚8.49’E)、柳川セクション(35˚17.15’N; 140˚7.88’E)、浦白セクション(35°16.85’N; 140°7.47’E)、小草畑セクション(35˚18.52’N; 140˚11.89’E)からなる(図2)。

注2 地磁気逆転
地球を大きな磁石に見立てたとき、N極とS極の向きが過去に何度も逆転を繰り返してきたことが分かっており、これを地磁気逆転と呼ぶ。これまでで最後に起こった地磁気の逆転は「ブルン-松山境界」(Brunhes-Matuyama境界)と呼ばれ、その年代は海底堆積物の古地磁気記録から約78.1万年前とされていたが、本研究グループではそれが約77.3万年前であったことを、これまでよりも信頼度の高い方法で決定した(Suganuma et al., Geology (2015) 43 (6): 491-494)。
参考
・国立極地研究所ほかプレスリリース「地球最後の磁場逆転は従来説より1万年以上遅かった~千葉県市原市の火山灰層の超微量・高精度分析により判明」2015年5月20日

注3 地質時代と前期-中期更新世境界
地質時代は、地球上の岩石をその形成された年代に基づいて区分したもの。国際地質科学連合や国際層序委員会等によりInternational Chronostratigraphic Chartとして提示されている(参考:日本地質学会ウェブ)。
ただし、時代区分の定義、名称や基準となる年代等に関しては絶えず見直されており、第四紀更新世前期-中期境界の様にまだ合意に至っていない時代もある。更新世は人類の時代である新生代第四紀のはじめの時代である(右表)。

タイトルとURLをコピーしました