地球の歴史に「千葉時代」 -詳細な地層分析で太古の地球環境を復元


概要

2017年11月12日、千葉県市原市の地層「千葉セクション」が一つの地質時代を区切る代表的な地層として認定を受ける大きな一歩を踏み出したことが発表されました。当初はライバルであったイタリア優勢の声も聞こえて来ましたが、研究チームが一丸となって隙のない研究成果を揃え、見事に難関をクリアしました。

分野地質学
研究チーム岡田誠教授(茨城大学), 菅沼悠介准教授(国立極地研究所), 亀尾浩司准教授(千葉大学), 久保田好美研究員(国立科学博物館)を中心とする22機関32名
申請日2017年6月7日
下部−中部更新統境界作業部会選出日2017年11月12日
国際標準模式層断面及び地点(見込み)千葉セクション
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用語解説

千葉セクション

千葉県市原市田淵の養老川沿いにある地層。調査の結果、ここに77万年前から12万6000年前にかけて起きた地磁気逆転の痕跡が残されていることが判明し、この時代の国際標準模式層断面及び地点(GSSP)として登録されるよう申請をしています。

国際標準模式層断面及び地点(GSSP)

国際標準模式地(Global Boundary Stratotype Section and Point, GSSP)。各地質時代を区切る境界を示すものとして、国際地質科学連合 (International Union of Geological Sciences, IUGS) の下部組織である国際層序委員会 (International Commission on Stratigraphy, ICS) の決定及び勧告に基づいたIUGSの批准によって定められる層序断面及び境界の位置のこと。
GSSPとして登録された地層は「ゴールデンスパイク」と呼ばれる金色のくいが打ち込まれます(現在はパネル掲示であることが多い[1])。

国際層序委員会(ICS)

国際地質科学連合 (IUGS) の下部組織で、地質時代の基礎となる国際年代層序表を正確に定義している機関。

地磁気逆転

現在の地球の地磁気は北がS極、南がN極であるが、この向きが過去360万年の間に11回逆転を繰り返して来た現象。このたび「千葉セクション」の地層調査によって最後の地磁気逆転が77万年前であることがわかりました[2]
この現象は1929年松山基範博士(京都帝国大学)によって発見されました。

森田健作

千葉県知事。日曜12:30~13:00までTBSラジオ「千葉ドリーム!もぎたてラジオ」で千葉の魅力を発信中。今回の報を受けて「『チバニアン』命名に大きく前進したのは大変喜ばしい。県民の新たな誇りになるとともに、千葉の魅力を世界に向けて発信できる絶好の機会になる」と談話を発表[3]

千葉セクションについて

千葉セクションは千葉県市原市田淵の養老川沿いで見つかった地層。
過去360万年の間に地球の磁気(現在北はS極、南はN極)は11回の逆転を繰り返しており(地磁気逆転)、千葉セクションには77万年前から12万6000年前にかけて起きた最後の地磁気逆転の記録が残っているため、地質時代の決定に非常に重要な地層とされています。

地質時代約46億年前の地球の誕生から現在までの内、直近数千年の記録の残っている有史時代(歴史時代)以前のこと[4]

GSSPについて

地球の歴史は、地層の重なりや地層中の岩石、化石などを元に国際地質科学連合(IUGS)国際層序委員会(ISC)らによって下記「国際年代層序表」のように115の時代に区分されています。
この各地質時代を区切る境界を示す代表的な層序(地層の重なっている順序)や境界の位置を「国際標準模式層断面及び地点( 国際標準模式地, GSSP)」として1ヶ所だけ認定されます。

これまで、日本の研究チームは千葉セクションを「第四紀中期更新世」におけるGSSP認定を目指して調査研究が進められて来ました。

国際年代層序表

国際地質科学連合(IUGS)の国際層序委員会(ISC)が公開した国際年代層序表(2017年2月版)です。

(累)界/代界/代系/紀統/世階/期GSSP年代/百万年前
顕生(累)界/代新生界/代第四系/紀完新統/世0.0117
更新統/世上部/後期0.126
中部/中期0.781
カラブリアン1.80
ジェラシアン2.58
新第三系/紀鮮新統/世ピアセンジアン3.600
ザンクリアン5.333
中新統/世メッシニアン7.246
トートニアン11.63
サーラバリアン13.82
ランギアン15.97
バーディガリアン20.44
アキタニアン23.03
古第三系/紀漸新統/世チャッティアン27.82
ルペリアン33.9
始新統/世プリアボニアン37.8
バートニアン41.2
ルテシアン47.8
ヤプレシアン56.0
暁新統/世サネティアン59.2
セランディアン61.6
ダニアン66.0
中生界/代白亜系/紀上部/後期マーストリヒチアン72.1 ±0.2
カンパニアン83.6 ±0.2
サントニアン86.3 ±0.5
コニアシアン89.8 ±0.3
チューロニアン93.9
セノマニアン100.5
下部/前期アルビアン~ 113.0
アプチアン~ 125.0
バレミアン~ 129.4
オーテリビアン~ 132.9
バランギニアン~ 139.8
ベリアシアン~ 145.0
ジュラ系/紀上部/後期チトニアン152.1 ±0.9
キンメリッジアン157.3 ±1.0
オックスフォーディアン163.5 ±1.0
中部/中期カロビアン166.1 ±1.2
バトニアン168.3 ±1.3
バッジョシアン170.3 ±1.4
アーレニアン174.1 ±1.0
下部/前期トアルシアン182.7 ±0.7
プリンスバッキアン190.8 ±1.0
シネムーリアン199.3 ±0.3
ヘッタンギアン201.3 ±0.2
三畳系/紀上部/後期レーティアン~ 208.5
ノーリアン~ 227
カーニアン~ 237
中部/中期ラディニアン~ 242
アニシアン247.2
下部/前期オレネキアン251.2
インドゥアン251.902 ±0.024
古生界/代ペルム系/紀ローピンジアンチャンシンジアン254.14 ±0.07
ウーチャーピンジアン259.1 ±0.5
グアダルピアンキャピタニアン265.1 ±0.4
ウォーディアン268.8 ±0.5
ローディアン272.95 ±0.11
シスウラリアンクングーリアン283.5 ±0.6
アーティンスキアン290.1 ±0.26
サクマーリアン295.0 ±0.18
アッセリアン298.9 ±0.15
石炭系/紀ペンシルバニアン亜系/紀上部/後期グゼリアン303.7 ±0.1
カシモビアン307.0 ±0.1
中部/中期モスコビアン315.2 ±0.2
下部/前期バシキーリアン323.2 ±0.4
ミシシッピアン亜系/紀上部/後期サープコビアン330.9 ±0.2
中部/中期ビゼーアン346.7 ±0.4
下部/前期トルネーシアン358.9 ±0.4
デボン系/紀上部/後期ファメニアン372.2 ±1.6
フラニアン382.7 ±1.6
中部/中期ジベティアン387.7 ±0.8
アイフェリアン393.3 ±1.2
下部/前期エムシアン407.6 ±2.6
プラギアン410.8 ±2.8
ロッコヴィアン419.2 ±3.2
シルル系/紀プリドリ423.0 ±2.3
ラドロールドフォーディアン425.6 ±0.9
ゴースティアン427.4 ±0.5
ウェンロックホメリアン430.5 ±0.7
シェイウッディアン433.4 ±0.8
ランドベリテリチアン438.5 ±1.1
アエロニアン440.8 ±1.2
ラッダニアン443.8 ±1.5
オルドビス系/紀上部/後期ヒルナンシアン445.2 ±1.4
カティアン453.0 ±0.7
サンドビアン458.4 ±0.9
中部/中期ダーリウィリアン467.3 ±1.1
ダーピンジアン470.0 ±1.4
下部/前期フロイアン477.7 ±1.4
トレマドキアン485.4 ±1.9
カンブリア系/紀フロンギアンステージ10~ 489.5
ジャンシャニアン~ 494
ペイビアン~ 497
シリーズ3ガズハンジアン~ 500.5
ドラミアン~ 504.5
シリーズ2ステージ5~ 509
ステージ4~ 514
ステージ3~ 521
テレニュービアンステージ2~ 529
フォーチュニアン541.0 ±1.0
先カンブリア(累)界/時代原生(累)界/代新原生界/代エディアカラン~ 635
クライオジェニアン~ 720
トニアン1000
中原生界/代ステニアン1200
エクタシアン1400
カリミアン1600
古原生界/代スタテリアン1800
オロシリアン2050
リィアキアン2300
シデリアン2500
新始生界/代
(新太古界/代)
2800
中始生界/代
(中太古界/代)
3200
古始生界/代
(古太古界/代)
3600
原始生界/代
(原太古界/代)
4000
冥王界/代(非公式)~ 4600

日本地質学会 – 地質系統・年代の日本語記述ガイドライン』より

Point国際年代層序表は時代区分の定義、名称や基底年代等に関しては絶えず見直されています。今回の申請が認定されれば、上記表中の黒色の区分が「チバニアン」と命名されることになります。

GSSP認定条件

条件

第四紀中期更新世のGSSP認定の主な推奨条件

GSSPとして認定を受けるためには、「境界の名称と層序階級」「GSSPの地理的位置および地層の状態」「一次・二次指標」「選定過程の概要の提示」「公式な出版物への掲載」の5条件がありますが[5]、第四紀中期更新世のGSSP認定を受けるためには、以下のような推奨条件を満たすことが必要です。この他に、調査研究の為に「アクセスの良さ」も考慮されます。

  • 海底下で連続的に堆積した地層であること
  • 地層中に、これまでで最後の地磁場逆転が記録されていること
  • 地層の堆積した当時の環境変動が詳しく分かること

上記条件に適合する地層として、日本の千葉セクション以外にイタリア南部の2地点(モンタルバーノ・イオニコヴァレ・デ・マンケ)が申請されました。

  • モンタルバーノ・イオニコ

  • ヴァレ・デ・マンケ

GSSP認定審査の流れ

GSSPは以下のようなステップを踏んで決定されます。

1. WG on L-M boundary(下部−中部更新統境界作業部会)で申請書受付、最適な候補を1つ選出しSQS(第四紀層序小委員会)へ答申
1位と2位の差が僅差なら決戦投票を実施
2. SQSで答申を認めるか投票
60%以上の得票でICSに答申
3. ICS(国際層序委員会)にて投票
60%以上の得票でIUGSに答申
4. IUGS(国際地質科学連合)にて投票
60%以上の得票でGSSPとして決定

千葉セクションの審査は現在ステップ1を通過して、ステップ2に進んだ段階にあります。


答申:立場が上の人の問いかけに対して答えること、意見を述べること。上申、具申すること。典型的には、諮問機関が行政機関の問いかけを受け、回答として意見を述べることを指す場合などがある。「審議会答申」などのように用いられる[6]

千葉セクションの選出

2017年11月12日千葉セクション選出

下部−中部更新統境界作業部会で千葉セクションが選出

日本、イタリアそれぞれの研究チームによるGSSP認定申請後、国際地質科学連合(IUGS)の下部−中部更新統境界作業部会で約3ヶ月間の討論が行われた後、10月10日より電子メールによる投票が行われた結果、11月12日、「前期‐中期更新世境界」のGSSP候補として「千葉セクション」が選出されました。
今後、3段階の審査投票を経て無事GSSPとして認定されれば、地質時代の第四紀中期更新世(約77万年前~約12万6000年前)が、「チバニアン(Chibanian)」(ラテン語で「千葉の時代」の意)と命名されることになります。

周到な研究成果

千葉セクションの選出理由

千葉セクション、モンタルバーノ・イオニコ(イタリア)、ヴァレ・デ・マンケ(イタリア)のそれぞれの地層の調査結果は下表の通りで、ヴァレ・デ・マンケは当初から特に目立った特徴が無いため、実質は地磁気逆転の記録が明確に残る千葉セクションと、地磁気逆転の記録は少ないが当時の地球環境の情報を強く残すモンタルバーノ・イオニコとの一騎打ちとなっていました[7]

候補地の優劣
:十分満たす :満たす :満たす可能性
千葉セクションモンタルバーノ・イオニコヴァレ・デ・マンケ
海底下で連続的に堆積した地層であること
地層中に、これまでで最後の地磁場逆転が記録されていること
地層の堆積した当時の環境変動が詳しく分かること

【クローズアップ科学】「千葉時代」誕生か 地質年代名で日伊が激突 地層の優劣、年内にも決着(1) – 産経ニュース』より

日本の研究チームは、以下のような調査研究成果から、千葉セクションが前期-中期更新世境界のGSSPの申請に必要な条件を高いレベルでクリアしていることを明確に示しました。これにより、千葉セクションは高い得票数を持ってGSSP候補として選出されることとなりました

  • 過去70年の国内研究成果をレビュー論文として発表

    邦文でのみ発表されていた過去70年に渡る研究成果をまとめたレビュー論文を国際学術誌に発表しました[8]

  • 地磁気逆転の年代測定を高精度で決定

    千葉セクションから見つかった「白尾火山灰」と呼ばれる地磁気逆転境界付近の火山灰層の年代測定を行い、千葉セクションに記録される地磁気逆転の年代を高精度で決定しました[9]

  • 千葉セクションの地層の詳細な観察

    千葉セクションの地層は、堆積物がゆっくりと降り積もる深海環境で形成されたことを、詳細な観察と分析から明らかにしました[10]

  • 千葉セクションの地磁気逆転の記録が他の記録と合致

    地磁気逆転の記録と当時の海洋環境変動を従来よりもさらに高解像度で復元し、世界各地の海底堆積物や南極氷床コアの分析から求められた記録と比較しました。そして、千葉セクションで確認された地磁気逆転の記録がほかの記録と矛盾しないことを確認しました[11]

  • 当時の日本の気候変動の復元

    陸域の環境変動を復元するために超高解像度での花粉化石の分析、海域の環境変動を復元するための微化石の分析、そして地球化学的分析をそれぞれ行い、千葉セクションが堆積した当時の日本周辺の気候変動が詳細に復元可能であり、千葉セクションが世界の気候変動を研究する上で非常に適した場所であることを明らかにしました。

プロモーション

研究内容

研究発端

過去の年代測定の不正確さ

地層中の古地磁気記録を調べることで、過去の地磁気逆転の様子を確認することが出来ます。
これまで最後に起こった地磁気逆転は「ブルン-松山境界」と呼ばれ、

  • 海底堆積物の古地磁気記録
  • 40Ar/39Ar法による年代測定

により、78.1万年前が定説とされていました。
しかし、

  • 40Ar/39Ar法の正確性に疑問
  • 海底堆積物や南極氷床コアの年代決定手法で異なる測定結果

から、これまでの年代測定が正確では無い可能性があると指摘されていました。

定説を覆す

U-Pb壊変系で正確な年代測定

日本の研究チームは、以下の研究活動・成果を通して正確な年代測定を行いました。

白尾火山灰」からジルコン粒(ジルコニウムZrのケイ酸塩鉱物)を取り出し
高感度高分解能イオンマイクロプローブでUとPbの比率測定
ウラン(U)の原子核が時間をかけて崩壊し、最終的に鉛(Pb)にまで変化する現象(U-Pb壊変系)を利用して、ジルコン粒内のウランと鉛の比率を測定することで試料の年代を調べることが出来ます。
地磁気逆転が約77万年前と判明
地磁気逆転までの詳細な変化と、当時の海洋の酸素同位体比の変動を高解像度で復元・世界の他地域での海底堆積物や南極氷床コアから分析した年代と比較
新しいブルン-松山境界年代値が整合的であることを確認

白尾火山灰: 千葉セクション中のブルン-松山境界付近の火山灰層


Pointブルン-松山境界は他の年代測定の基準にもなっているため、多くの地層年代が修正される可能性があるとのことです。

関連ニュース

2017年11月13日答申

国際地質科学連合の専門部会が審査投票の結果、千葉セクションを国際標準地として答申

岡田誠教授(茨城大学理学部)、国立極地研究所らの22機関32名からなるグループは、千葉県市原市の養老川沿いにある77万年前の地層「千葉セクション」に地球の磁場が逆転した痕跡を発見し、これをその時代を代表とする「国際標準地」として国際地質科学連合の専門部会に申請していましたが、審査の結果、同候補地であったイタリアを退け、次の審査会に答申されることが決定しました。
これが認められれば、77万年前から12万6000年前までの地質時代を「チバニアン(ラテン語で千葉時代)」と名付けられることになります[12][13]
2017年11月27日弊害

千葉セクション周辺でマナー違反問題

地球の歴史に千葉時代が認定される見込みから、現地には多い日で1日650人の見学者が押し寄せ、市は休日にシャトルバスを運行するなど対応していますが、中には路上への違法駐車や私有地への無断立ち入りなど近隣住民へのマナー違反も見られるようになってきました[14]
2017年11月27日講演

千葉市で千葉時代(チバニアン)について研究グループが無料講演

千葉県市原市の千葉セクションが地質年代を区分するGSSPとして認定され、千葉時代(チバニアン)として命名される見通しとなったことに関連し、研究グループ代表の岡田誠教授(茨城県大学)が放射線医学総合研究所の創立60周年記念講演会で「チバニアンと地磁気逆転」について講演されます[15]

研究メンバー

羽田 裕貴(茨城大学理学部)
林 広樹(島根大学大学院総合理工学研究科)
本郷 美佐緒(有限会社アルプス調査所)
堀江 憲路(国立極地研究所/総合研究大学院大学極域科学専攻)
兵頭 政幸(神戸大学内海域環境教育研究センター)
五十嵐 厚夫(復建調査設計株式会社
石塚 治(産業技術総合研究所地質調査総合センター)
入月 俊明(島根大学大学院総合理工学研究科)
板木 拓也(産業技術総合研究所地質調査総合センター)
泉 賢太郎(千葉大学教育学部)
亀尾 浩司(千葉大学大学院理学研究院)
川又 基人(総合研究大学院大学極域科学専攻)
川村 賢二(国立極地研究所/総合研究大学院大学極域科学専攻/海洋研究開発機構)
小島 隆宏(茨城大学理学部)
久保田 好美(国立科学博物館)
熊井 久雄(大阪市立大学名誉教授)
木村 純一(海洋研究開発機構)
中里 裕臣(農業・食品産業技術総合研究機構農村工学研究部門)
西田 尚央(東京学芸大学教育学部)
奥田 昌明(千葉県立千葉中央博物館)
奥野 淳一(国立極地研究所/総合研究大学院大学極域科学専攻)
岡田 誠(茨城大学理学部)
里口 保文(滋賀県立琵琶湖博物館)
仙田 量子(九州大学大学院比較社会文化研究院)
Quentin Simon(Aix-Marseille University (フランス))
末吉 哲雄(国立極地研究所)
紫谷 築(島根大学大学院総合理工学研究科)
菅沼 悠介(国立極地研究所/総合研究大学院大学極域科学専攻)
菅谷 真奈美(技研コンサル株式会社
竹下 欣宏(信州大学教育学部)
竹原 真美(国立極地研究所)
渡邉 正巳(文化財調査コンサルタント株式会社

編集後記

このまま順調に審査が進めば、1~2年中にはGSSPとして認定される模様です。その頃になれば、「チバニャン」のようなゆるキャラが作られたり、ブラタモリでロケされるようになるのでしょうね。それにしても、地層と言うのは傍から見てもその違いが全く見分けられません。

参考

Stratigraphy of the Kazusa Group, Boso Peninsula: An expanded and highly-resolved marine sedimentary record from the Lower and Middle Pleistocene of central Japan

形式参考書籍・資料
著者風岡修, 菅沼悠介, 岡田誠, 亀尾浩司, Martin J. Head, 吉田剛, 菅谷真奈美, 亀山瞬, 荻津達, 楡井久, 会田信行, 熊井久雄
オンライン版公開日2015年5月7日
掲載誌Quaternary International

購入先

Major climatic reorganizations, including changes in the nature of glacial–interglacial cycles through the Pleistocene, are a key issue for improving the understanding of Earth’s climate system. Highly resolved marine sedimentary records are essential to reconstruct the details of these past climatic changes and investigate the mechanisms responsible for them. Stratigraphy of the Kazusa Group, Boso Peninsula: An expanded and highly-resolved marine sedimentary record from the Lower and Middle Pleistocene of central Japan – ScienceDirect

Age of Matuyama-Brunhes boundary constrained by U-Pb zircon dating of a widespread tephra

形式参考書籍・資料
著者菅沼悠介, 岡田誠, 堀江憲路, 海田博司, 竹原真美, 仙田量子, 木村純一, 川村賢二, 羽田裕貴, 風岡修, Martin J. Head
オンライン版公開日2015年4月24日
掲載誌Geology

購入先

The youngest geomagnetic polarity reversal, the Matuyama-Brunhes boundary (MBB), provides an important datum plane for sediments, ice cores, and lavas. Its frequently cited age of 780 ka is based on orbital tuning of marine sedimentary records, and is supported by 40Ar/39Ar dating of Hawaiian lavas using recent age calibrations. Age of Matuyama-Brunhes boundary constrained by U-Pb zircon dating of a widespread tephra | Geology | GeoScienceWorld

Sedimentary processes and depositional environments of a continuous marine succession across the Lower-Middle Pleistocene boundary: Kokumoto Formation, Kazusa Group, central Japan

形式参考書籍・資料
著者西田尚央, 風岡修, 泉賢太郎, 菅沼悠介, 岡田誠, 吉田剛, 荻津達, 中里裕臣, 亀山瞬, 香川淳, 森崎正昭, 楡井久
オンライン版公開日2015年7月14日
掲載誌Quaternary International

購入先

The Chiba composite section of the Kokumoto Formation in central Japan is a remarkable, thick marine succession and is a candidate for formal recognition as the Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP) for the base of the Middle Pleistocene stage. Although there have been numerous studies of the Kokumoto Formation, the sedimentology of the formation, particularly in the Chiba composite section, has been unclear.Sedimentary processes and depositional environments of a continuous marine succession across the Lower–Middle Pleistocene boundary: Kokumoto Formation, Kazusa Group, central Japan – ScienceDirect

Paleomagnetic direction and paleointensity variations during the Matuyama–Brunhes polarity transition from a marine succession in the Chiba composite section of the Boso Peninsula, central Japan

形式参考書籍・資料
著者岡田誠, 菅沼悠介, 羽田裕貴, 風岡修
オンライン版公開日 2017年3月21日
掲載誌Earth, Planets and Space

購入先

The youngest geomagnetic polarity reversal, the Matuyama–Brunhes (M–B) boundary, provides an important plane of data for sediments, ice cores, and lavas. The geomagnetic field intensity and directional changes that occurred during the reversal also provide important information for understanding the dynamics of the Earth’s outer core, which generates the magnetic field.Paleomagnetic direction and paleointensity variations during the Matuyama–Brunhes polarity transition from a marine succession in the Chiba composite section of the Boso Peninsula, central Japan | Earth, Planets and Space | Full Text

脚注


こちらもおススメです

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