パンゲア

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中生代初期の超大陸パンゲア（200 Ma）

パンゲアまたはパンゲア（/pænˈdʒiː.ə /）[ 1 ]は、古生代後期から中生代初期に存在した超大陸でした。[2]それは、約3億3500万年前の石炭紀の初期の大陸ユニットから組み立てられ、約2億年前、三畳紀の終わりとジュラ紀の初めに崩壊し始めた。[3]現在の地球とは対照的にそしてその大陸の質量の分布であるパンゲアは赤道を中心とし、超大洋の パンサラッサと古テチス海、そしてそれに続くテチス海に囲まれていました。パンゲアは、存在した最新の超大陸であり、地質学者によって最初に再建されたものです。

コンセプトの起源

アルフレッド・ヴェーゲナーc。1924〜1930
アルフレッド・ヴェーゲナーが彼のコンセプトを説明するために作成したパンゲアの世界地図

「パンゲア」という名前は、古代ギリシャの パン（πᾶν、「すべて、全体、全体」）とガイアまたはガイア（Γαῖα、「母なる大地、土地」）に由来しています。[4] [9]大陸移動の科学理論の創始者であるアルフレッド・ヴェーゲナーが1912年に出版した『大陸と海洋の起源』 （Die Entstehung der Kontinente）。[10]彼は1915年の本で彼の仮説を拡張しました大陸と海の起源（Die Entstehung der Kontinente und Ozeane）では、彼は、分裂して現在の場所に漂流する前に、すべての大陸が単一の超大陸を形成し、それを「 Urkontinent 」と呼んだと仮定しました。

「パンゲア」という名前は、1920年版の「大陸と海洋の起源」に登場しますが、ヴェーゲナーが古代の超大陸を「石炭紀のパンゲア」と呼んだのは一度だけです。[11]ヴェーゲナーはドイツ語化された形式「パンゲア」を使用しましたが、その名前は、特に1926年11月の米国石油地質協会のシンポジウムへ。 [13]

ウェゲナーは当初、パンゲアの崩壊は、高地に作用する地球の自転による求心力によるものであると提案しました。しかし、このメカニズムは物理的に信じがたいことが容易に示され、パンゲアの仮説の受け入れを遅らせました。アーサー・ホームズは、マントル対流のより説得力のあるメカニズムを提案し[ 15] 、第二次世界大戦後の海底のマッピングによって提供された証拠とともに、プレートテクトニクスの理論の開発と受け入れにつながった。この理論は、パンゲアの存在と崩壊について現在広く受け入れられている説明を提供します。[16]

存在の証拠

大陸全体に化石が分布していることは、パンゲアの存在を示す一行の証拠です。

大西洋に接する大陸の地理は、パンゲアの存在を示唆する最初の証拠でした。北アメリカと南アメリカの海岸線がヨーロッパとアフリカと一見密接に適合しているように見えることは、これらの海岸が図表化されるとほぼすぐに注目されました。これらの大陸がかつて結合され、後に分離されたことを最初に示唆したのは、1596年のアブラハムオルテリウスであった可能性があります。 ）、そしてこれは偶然に帰するにはあまりにも良すぎると主張されました。[18]

パンゲアの追加の証拠は、南アメリカの東海岸とアフリカの西海岸の間の一致する地質学的傾向を含む、隣接する大陸の地質学に見られます。石炭紀の極地の氷冠は、パンゲアの南端を覆っていました。パンゲア大陸で一緒になっていたであろう多くの別々の大陸で、特に同じ年齢と構造の氷河堆積物が見つかります。[19]

パンゲアの化石の証拠には、現在は遠く離れている大陸に類似した同一の種が存在することが含まれています。たとえば、獣弓類のリストロサウルスの化石は、 グロッソプテリスの植物相のメンバーと並んで、南アフリカ、インド、南極で発見されました。大陸が現在の位置にあった場合、その分布は北極圏から赤道までの範囲でした。同様に、淡水爬虫類のメソサウルスは、ブラジルと西アフリカの海岸の局地的な地域でのみ発見されています。[20]

見かけの極徘徊経路の古地磁気研究も超大陸の理論を支持している。地質学者は、岩石中の磁性鉱物の配向を調べることにより、大陸プレートの動きを決定できます。岩が形成されるとき、それらは地球の磁気特性を引き受け、極が岩に対してどの方向にあるかを示します。磁極はわずか数千年の周期で回転極の周りを漂うので、数千年にわたる多数の溶岩からの測定値は、見かけの平均極位置を与えるために平均化されます。堆積岩と貫入岩のサンプルは、通常、方向の「永年変化」の平均である磁気方向を持っています。それらの残留磁化が瞬時に取得されないため、磁北。年齢が数百万年変化するサンプルグループ間の磁気の違いは、真の極移動と大陸移動の組み合わせによるものです。真の極移動成分はすべてのサンプルで同一であり、削除することができ、地質学者に大陸移動を示し、以前の大陸位置の再構築を支援するために使用できるこの動きの部分を残します。[21]

山岳チェーンの連続性は、パンゲアのさらなる証拠を提供します。この一例は、米国南東部からアイルランド、英国、グリーンランド、スカンジナビアのカレドニアに伸びるアパラチア山脈チェーンです。[22]

形成

アパラチア造山運動

パンゲアは、地質記録で特定された最新の超大陸にすぎません。超大陸の形成とその崩壊は、地球の歴史を通して周期的であったように見えます。パンゲアの前に他のいくつかがあったかもしれません。

古地磁気測定は、地質学者が古代の大陸ブロックの緯度と方向を決定するのに役立ち、新しい技術は経度を決定するのに役立つ可能性があります。[23]古生物学は、古地磁気測定から緯度の推定値を確認し、古代の気候を決定するのに役立ちます。また、古代の生物の分布は、特定の地質学的瞬間に大陸のブロックが互いに接近していた手がかりを提供します。[24]しかしながら、このセクションのものを含む、パンゲアの崩壊前の大陸の再建は、部分的に推測的なままであり、異なる再建は、いくつかの詳細で異なります。[25]

以前の超大陸

コロンビアまたはヌナと呼ばれる最後から4番目の超大陸は、20〜18億年前（Ga）の期間に集まったようです。[26] [27]コロンビア/ヌナが崩壊し、次の超大陸であるロディニアは、その断片の降着と集合から形成された。ロディニアは約13億年前から約7億5000万年前まで続いたが、その正確な構成と地球力学的歴史は、後の超大陸であるパノティアやパンゲアほどよく理解されていない。[28]

ある再建によると[29]、ロディニアが崩壊したとき、それは3つの部分に分かれました：プロトローラシアの超大陸、プロトゴンドワナの超大陸、そしてより小さなコンゴクラトン。Proto-LaurasiaとProto-Gondwanaは、Proto-TethysOceanによって分離されていました。次のプロトローラシア自体が分裂して、ローレンシア、シベリア、バルティカの大陸を形成しました。バルティカはローレンシアの東に移動し、シベリアはローレンシアの北東に移動しました。分裂はまた、イアペトゥス海と古アジア海の2つの新しい海を作り出しました。[30]上記の大衆のほとんどは再び合体して、パノティアの比較的短命の超大陸を形成しました。この超大陸には、極の近くに大量の土地が含まれ、赤道の近くには、極の塊をつなぐ比較的小さな帯しか含まれていませんでした。パノティア大陸は、カンブリア紀の初め近くの540  Maまで続き、その後崩壊し、ローレンシア大陸、バルティカ大陸、ゴンドワナ大陸の南の超大陸を生み出しました。[31]

ユーラメリカ大陸の形成（ラウルシア）

カンブリア紀には、後に北アメリカとなるローレンシア大陸が赤道上にあり、北と西にパンサラッサ海、南にイアペトゥス海、東にカンティ海の3つの海が接しています。 。初期のオルドビス紀、約480 Ma、アバロニアの微小大陸–ニューファンドランド東部、イギリス諸島南部、ベルギーの一部、フランス北部、ノバスコシアになるものの断片を組み込んだ陸塊、ニューイングランド、南イベリア、および北西アフリカ–ゴンドワナ大陸から解放され、ローレンシアへの旅を始めました。[32]バルティカ、ローレンシア、およびアバロニアはすべて、オルドビス紀の終わりまでに集まって、ユーラメリカまたはローレンシアと呼ばれる陸塊を形成し、イアペトゥス海を閉鎖した。衝突はまた、北部のアパラチア山脈の形成をもたらしました。シベリアはユーラメリカ大陸の近くにあり、2つの大陸の間にハンティ海がありました。このすべてが起こっている間、ゴンドワナ大陸はゆっくりと南極に向かって漂流しました。これがパンゲア形成の第一歩でした。[33]

ゴンドワナ大陸とユーラメリカ大陸の衝突

パンゲアの形成における第2のステップは、ゴンドワナ大陸とユーラメリカ大陸の衝突でした。シルル紀の半ば、430 Maまでに、バルティカはすでにローレンシアと衝突し、カレドニア造山運動と呼ばれるイベントであるユーラメリカ大陸を形成していました。アバロニアはまだローレンシアと衝突していませんでしたが、アバロニアがローレンシアに向かってインチングすると、イアペトゥス海の残骸であるそれらの間の海路がゆっくりと縮小していました。その間、南ヨーロッパはゴンドワナ大陸から分離し、レイク海を越えてユーラメリカ大陸に向かって移動し始めました。デボン紀の南バルティカと衝突した。[34]

シルル紀後期までに、アナミアと中国南部はゴンドワナ大陸から分裂し、北に向かい始め、彼らの進路でプロトテティス海を縮小し、新しい古テティス海を南に開いた。デボン紀には、ゴンドワナ大陸自体がユーラメリカ大陸に向かい、レイク海が縮小しました。初期の石炭紀では、北西アフリカがユーラメリカ大陸の南東海岸に接し、アパラチア山脈、メセタ山脈、モーリタニド山脈の南部を作り出しました。これは、バリスカン造山運動と呼ばれるイベントです。南アメリカゴンドワナの東部（インド、南極、オーストラリア）が赤道から南極に向かっている間、北に向かってユーラメリカ大陸南部に移動しました。中国北部と南部は独立した大陸にありました。カザフスタニアの微小大陸はシベリアと衝突していました。（シベリアは、石炭紀中期の超大陸パノティアの変形以来、何百万年もの間別の大陸でした。） [35]

バリスカン造山運動は中央パンゲアン山脈を隆起させました。これは現代のヒマラヤに匹敵する規模でした。パンゲアは現在、南極から赤道を越えて北半球にまで広がっており、中央の山々のすぐ周りの永続的に湿った地帯を除いて、激しいメガモンスーン気候が確立されました。[36]

ローラシアの形成

カザフスタニア西部は石炭紀後期にバルティカ大陸と衝突し、それらとその中の西部プロトテティス（ウラル造山運動）との間のウラル海を閉鎖し、ウラル山脈だけでなくローラシア大陸の超大陸も形成した。これがパンゲア形成の最後のステップでした。その間、南アメリカはローレンシア南部と衝突し、レイク海を閉鎖し、アパラチア山脈とウォシタ山脈の最南端に形成されたバリスカン造山運動を完成させました。。この時までに、ゴンドワナ大陸は南極の近くに位置し、氷河は南極大陸、インド、オーストラリア、アフリカ南部、南アメリカで形成されていました。北中国のブロックはジュラ紀によってシベリアと衝突し、プロトテティス海を完全に閉鎖しました。[37]

ペルム紀初期までに、キンメリアプレートはゴンドワナ大陸から分裂してローラシア大陸に向かい、古テチス海を閉鎖しましたが、その南端に新しい海、テチス海を形成しました。陸地のほとんどはすべて1つでした。三畳紀までに、パンゲアは少し回転し、キンメリアプレートは中期ジュラ紀まで縮小する古テチスを横切って移動していました。三畳紀後期までに、古テティスは西から東に閉鎖し、CimmerianOrogenyを作成しました。Cのように見えたパンゲア、Cの中に新しいテチス海がある、中期ジュラ紀によって裂けていた、そしてその変形は以下に説明されます。[38]

カンブリア紀後期の地球の古地理、約490 Ma
シルル紀中期、約430Maの地球の古地理。アバロニアとバルティカはローレンシアと融合してローレンシアを形成しました。
石炭紀後期、約310Maの地球の古地理。ローロシアはゴンドワナと融合してパンゲアを形成しました。
ペルム紀と三畳紀の境界、約250Myaでの地球の古地理。シベリアはパンゲアと融合して超大陸の集会を完成させました。

人生

パンゲアからの中生代初期のアンモナイト
3億年前の二畳紀と石炭紀の境界にある世界の4つの植物相の州

パンゲアは、約3億3500万年前の集会（初期石炭紀）から1億7500万年前の崩壊（中期ジュラ紀）まで、1億6000万年の間超大陸として存在していました。[3]この期間中に、生命の進化における重要な進展が起こりました。初期の石炭紀の海は、四方サンゴ、腕足動物、コケムシ、サメ、そして最初の硬骨魚によって支配されていました。陸上での生活は、昆虫や他の節足動物と最初のテトラポッドが生息するリコプシドの森によって支配されていました。[39]パンゲアが崩壊するまでに、中期ジュラ紀では、海は軟体動物（特にアンモナイト）、[40] 魚竜、サメ、エイ、そして最初の条鰭類の硬骨魚で群がり、陸上での生活はサイカドの森に支配されていました。恐竜が繁栄し、最初の真の哺乳類が出現した針葉樹。[41] [42]

この時間間隔での生命の進化は、パンゲアの集会によって生み出された条件を反映していました。大陸地殻の大部分が1つの陸塊に集まったことで、海岸の広がりが減少しました。隆起した大陸地殻からの侵食の増加は、浅い海洋環境と比較して氾濫原とデルタ環境の重要性を高めました。大陸の集会と隆起はまた、地球の表面の大部分でますます乾燥した気候を意味しました。これは、羊膜類と種子植物の進化に有利に働き、その卵と種子は乾燥した気候によりよく適応しました。[39]初期の乾燥傾向は、羊膜類の進化と地理的広がりの震源地となったパンゲア西部で最も顕著でした。[43]

石炭湿地は通常、赤道に近い永続的に湿った地域の特徴です。パンゲアの集会は熱帯収束帯を破壊し、極端なモンスーン気候を作り出し、過去3億年で石炭の堆積を最低レベルにまで減らしました。ペルム紀の間、石炭の堆積は主に中国北部と南部の微小大陸に限定されていました。これらはパンゲアと結合していなかった大陸地殻の数少ない地域の1つでした。[44]パンゲア内部の極端な気候条件は、パレイアサウルスの骨成長パターンと裸子植物林の成長パターンに反映されています。[45]

南アフリカの前期三畳紀リストロサウルス化石

海洋障壁の欠如は、種が広い地理的分布を示すコスモポリタニズムを支持したと考えられています。コスモポリタニズムは、化石記録で最も深刻なペルミアン-三畳紀の絶滅イベントや、三畳紀-ジュラ紀の絶滅イベントなど、大量絶滅によっても引き起こされました。これらの出来事は、ほとんど多様性と高いコスモポリタニズムを示さない災害動物相をもたらしました。これらには、ペルム紀-三畳紀の絶滅イベントに続いてパンゲアの隅々に日和見的に広がったリストロサウルスが含まれます。[46]一方、多くのパンゲア種が地方であったという証拠があります、地理的な障壁がないにもかかわらず、地理的な範囲が限られています。これは、極端なモンスーン気候によって生成される緯度と季節による気候の強い変動が原因である可能性があります。[47]たとえば、ゴンドワナの寒冷適応シダ種子類（初期の種子植物）は、温暖化気候によってパンゲア全体に広がるのを妨げられ、北方のシダ種子類は、三畳紀のゴンドワナ大陸を支配することになった。[48]

大量絶滅

パンゲアのテクトニクスと地理は、二畳紀-三畳紀の絶滅イベントまたは他の絶滅を悪化させた可能性があります。たとえば、大陸棚環境の面積が減少したために、海洋種が絶滅の危機に瀕している可能性があります。[49]しかしながら、地質記録のより最近のよりよく特徴付けられた部分では、種数面積効果の証拠は発見されていない。[50] [51]別の可能性は、パンゲアの形成に関連する海洋底拡大の減少、およびその結果としての海洋地殻の冷却と沈下が、拒絶反応として役立つ可能性のある島の数を減少させた可能性があることです。海洋種のために。種の多様性は、以前は別々の大陸が統合されたときに可能だった種の混ざり合いのために、大量絶滅イベントの前にすでに減少している可能性があります。しかし、気候の障壁がパンゲアのさまざまな地域の生態系コミュニティを分離し続けているという強力な証拠があります。峨眉山罠の噴火により、パンゲアと合流していない数少ない大陸地域の1つである中国南部が噴火として排除された可能性があります。[52]

リフトと解散

時間の経過に伴うパンゲアの崩壊

パンゲアの崩壊には3つの主要な段階がありました。

大西洋のオープニング

大西洋は均一に開かれていませんでした。大西洋中北部でリフトが始まった。パンゲアの最初の分裂は、ラディニアン後期（230 Ma）に提案されており、最初は中央大西洋の開口部に広がっています。その後、リフトは北アメリカの東縁、北西アフリカ縁、そしてハイ、サハラ、チュニジアのアトラスに沿って進んだ。[53]

パンゲアが東のテチス海から西の太平洋にリフトし始めたとき、別の段階はジュラ紀初期から中期（約175 Ma）に始まりました。北米とアフリカの間で起こったリフトは、複数の失敗したリフトを生み出しました。1つの裂け目は、新しい海、北大西洋をもたらしました。[22]

南大西洋は、ローラシア大陸が時計回りに回転し始め、北アメリカを北に、ユーラシア大陸を南に向けて北に移動し始めた白亜紀まで開かれませんでした。ローラシア大陸の時計回りの動きは、ずっと後にテチス海の閉鎖と、後に北極海となった「洞ボレアリス」の拡大につながりました。一方、アフリカの反対側と東アフリカの隣接する縁辺、南極大陸とマダガスカルに沿って、白亜紀に開く 南西インド洋の形成につながる新しいリフトが形成されていました。

ゴンドワナ大陸の崩壊

パンゲアの崩壊の第2の主要な段階は、白亜紀初期（150〜140 Ma）に始まり、ゴンドワナ大陸が複数の大陸（アフリカ、南アメリカ、インド、南極、オーストラリア）に分かれました。テシアン海溝での沈み込みは、おそらくアフリカ、インド、オーストラリアを北に移動させ、「南インド洋」の開放を引き起こした。白亜紀初期、アトランティカ、今日の南アメリカとアフリカは、最終的にゴンドワナ東部（南極大陸、インド、オーストラリア）から分離しました。その後、白亜紀中期に、南アメリカがアフリカから西に移動し始めたときに、ゴンドワナ大陸が断片化して南大西洋を開放しました。南大西洋は均一に発達しませんでした。むしろ、それは南から北へと裂けました。

また、同時に、マダガスカルとインドは南極大陸から分離し始め、北に移動し、インド洋を開放しました。マダガスカルとインドは白亜紀後期に100〜90Ma離れていました。インドは年間15センチメートル（6インチ）でユーラシアに向かって北上し続け（プレートテクトニクスの記録）、マダガスカルが停止してアフリカプレートに固定されている間、東テチス海を閉鎖しました。ニュージーランド、ニューカレドニア、その他のジーランディアはオーストラリアから分離し始め、東に太平洋に向かって移動し、珊瑚海とタスマン海を開きました。

ノルウェー海の開通とオーストラリアと南極の崩壊

パンゲアの崩壊の第3の主要かつ最終段階は、新生代初期（暁新世から漸新世）に発生しました。北米/グリーンランド（ローレンシアとも呼ばれる）がユーラシア大陸から解放され、ノルウェー海が約60〜55 Maに開かれたときに、ローラシア大陸は分裂しました。大西洋とインド洋は拡大を続け、テチス海を閉鎖しました。

一方、オーストラリアは南極大陸から分裂し、インドが4,000万年以上前に行ったように、急速に北に移動しました。オーストラリアは現在、東アジアとの衝突コースにあります。オーストラリアとインドは現在、年間5〜6センチメートル（2〜3インチ）で北東に移動しています。南極大陸は、パンゲアが約280 Maに形成されて以来、南極の近くまたは南極にありました。インドは約35Maからアジアとの衝突を開始し、ヒマラヤ造山運動を形成し、最終的にテチス海路を閉鎖しました。この衝突は今日も続いています。アフリカプレートは、西から北西へ、ヨーロッパに向かって方向を変え始めました。、そして南アメリカは北向きに動き始め、南極大陸からそれを分離し、南極大陸の周りの完全な海洋循環を初めて可能にしました。この動きは、大気中の二酸化炭素濃度の低下とともに、南極大陸の急速な冷却を引き起こし、氷河の形成を可能にしました。この氷河作用は、最終的には、今日見られる数キロメートルの厚さの氷床に合体しました。[54]新生代には、カリフォルニア湾の開通、アルプスの隆起、日本海の開通など、その他の主要な出来事が起こった。パンゲアの崩壊は今日も紅海の裂け目で続いており、東アフリカ大地溝帯。

パンゲア後の気候変動

パンゲアの崩壊は、大陸のリフトからの大量の二酸化炭素のガス放出を伴いました。これにより、前期白亜紀の非常に温暖な気候に寄与する中生代のCO2高が生成されました。[55]テチス海の開放も、気候の温暖化に貢献した。[56]パンゲアの崩壊に関連した非常に活発な中央海嶺は、海面を地質記録の最高値に引き上げ、大陸の多くを氾濫させた。[57]

パンゲアの崩壊に伴う温帯気候帯の拡大は、被子植物の多様化に貢献した可能性があります。[58]

も参照してください

参考文献

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外部リンク

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