ベアガルチ石灰岩

ベアガルチ石灰岩
層序範囲:セルプホフ朝後期(ナムル紀E2b)、 324 万 前Ꞓ Ꞓ お S だ Ｃ ポ T J け ページ いいえ ↓
エキノチマエラ・メルトニは、ベア・ガルチ石灰岩で発見された多くの珍しい軟骨魚類の 1 つです。
タイプ	レンズ
単位	ヒース層
厚さ	30～40メートル
岩石学
主要な	石灰岩、頁岩
他の	シルト岩
位置
座標	46°57′N 109°00′W / 46.95°N 109°W / 46.95; -109
国	アメリカ合衆国
範囲	モンタナ
タイプセクション
名前の由来	ベアガルチ、モンタナ州
ベアガルチ石灰岩（モンタナ州）

ベアガルチ石灰岩は、モンタナ州中央部にある石灰岩を多く含む地質レンズで、ミシシッピ紀後期の化石の質の高さで知られています。ビッグスノーウィー山脈の北東にあるいくつかの露頭で露出しており、より広範囲に広がるヒース層の一部であると考えられています。ベアガルチ石灰岩は、セルプホフ期の終わり近くに発達した、多様ではあるが孤立した海洋生態系を再現しています。これは、関節骨格と軟部組織の両方の化石が非常によく保存されているラガーシュテッテと呼ばれる特殊なタイプの岩石ユニットです。ベアガルチの化石には、保存された浅い湾内のさまざまな生息地を占めていたさまざまな魚、無脊椎動物、藻類が含まれています。 ^{[1] [2]}

魚類には、珍しい軟骨魚類[ ^{3] [4]}や、最古のヤツメウナギ類^[5]の 1 つなど、多様な種が生息し、その他の脊椎動物も生息している^[6] 。無脊椎動物には、甲殻類、蠕虫、頭足動物、海綿動物の化石が多数含まれ、湾の盆地のさまざまな場所に集中している。殻のある頭足動物は豊富で、ベア ガルチ 石灰岩には、コレオイド頭足動物の初期の最良の化石もいくつか保存されている^{[7] [8]}。典型的な底生生物 (海底付着生物)の化石はまれで、見つかったとしても東側の露出部のサンゴ礁のような海綿動物の群れに限られている。これは、ベア ガルチ 石灰岩の原因となった湾の状況が、近くの他の海洋地域とは相容れなかったことを示している^{[2] 。}

ベアガルチの化石の中には、交尾行動、^{[9] [10]}内臓、^[11]色のパターン、^[12]消化管の内容物、^{[9] [13]}さらには血管のパターン^[11]までもが化石で観察できるほど、迅速かつ効率的に保存されたものがある。この例外的な保存状態は、当時の温暖なモンスーン気候の結果である可能性がある。嵐により、浅い場所から流れ出た酸素の少ない有機物が頻繁に急速に海底を覆うことができたためである。^[2]ベアガルチ石灰岩には最大40メートルの堆積物が見られるが、生層序データによると、レンズはわずか1000年、つまり地質学上の瞬間に形成されたと示唆されている。^[6]

ベアガルチ石灰岩は、モンタナ州中央部のビッグスノーウィー群で最も新しい層であるヒース層の一部であると一般的に考えられています。^{[1] [14] [2] [15]}一部の研究者は、ベアガルチ石灰岩を、石炭紀の石灰岩と陸生堆積物の不均一だが広範囲にわたる単位であるタイラー層の初期のメンバーであると考えています。^{[16] [17]}ヒース層の大部分は黒色の頁岩と泥灰岩で、汽水で塩辛い沿岸環境を示しています。それは、セントラルモンタナトラフ^{[3] [2] [4]}またはビッグスノーウィートラフとして知られる狭い塩水海路の海進シーケンスに沿って発達しました。 ^{[1] [15]}この海路は、さらに東にある浅い内海であるウィリストン盆地に流れ込んでいました。セントラル・モンタナ・トラフは、ローラシア大陸の西海岸にある完全に海洋性の盆地ともつながっていたと思われるが[ ^{1] [14] [15]}、このつながりはベア・ガルチ石灰岩が堆積した頃には断ち切られていた可能性がある。^{[3] [4]}

ヒース層には、多くの独特な石灰岩レンズ（局所的な堆積物パッケージ）が形成されています。これらは、中央モンタナトラフで160 kmにわたって東から西に広がるシーケンスで互いに重なり合っています。シーケンスで露出している唯一の部分は、ビッグスノーウィー山脈の北東にある小さな隆起地域であるポッタークリークドームにあります。^{[1] [2]}最後のいくつかの石灰岩レンズは、上部ヒース層の大部分を形成しています。^[14]この上部ヒース層は、シーケンスで最も露出しており化石を多く含むレンズにちなんで、ベアガルチメンバーと呼ばれることもあります。^{[1] [18] [4]}このレンズ、ベアガルチ石灰岩は、シーケンスの最後の1つでもあり、そのすぐ西にあるシュレナフベッドだけがそれに続きました。^{[1] [2]ベアガルチ石灰岩は、}モンタナ州ファーガス郡の50 km2を超える領域に広がる多数の露頭で観察できます。^{[2] [6] [4]}

ヒース層の石灰岩レンズの形成は、周囲の陸地から湾を掘削して海路を延長する地殻変動と関連している。古い湾が堆積物で埋め尽くされ、断層や地震によって東から西へと長い連続した新しい湾が形成される。 ^{[1] [14] [2]}ベアガルチ石灰岩レンズの原因となった湾が完全に埋まるまでには、わずか1000年しかかからなかった可能性があり、湾の形成シーケンス全体がモンタナ州を横切るのにかかったのはわずか25,000年だった。^{[6] [4]}この地域の最後の石灰岩堆積物は、初期ペンシルベニア時代のアムズデングループで最も古いユニットであるキャメロンクリーク層の淡水湖堆積物に引き継がれた。 ^{[1] [2]}

さまざまな生層序学的証拠から、ヒース層はミシシッピ紀（石炭紀初期）の終わりに近いチェスター期の上部に位置することが分かっています。チェスター期の上部は、北米地域におけるセルプホビアン期の全体に相当するものであり、ヨーロッパのナムリアン期の下部に相当します。特にベアガルチ石灰岩は、セルプホビアンの上部からそれほど遠くないナムリアンのアンモナイト帯 E2b（アルンスベルグ期中期）と相関しています。 ^[18]イギリスとチェコ共和国の E2b 帯の地層は、約 3 億 2400 万年前のものとされています。^{[19] [20]}

堆積当時、この地域は赤道の北約10～12度にあり、乾燥した亜熱帯と熱帯赤道地域の境界にあった。周期的な堆積は、全体的な気候が温暖でモンスーン性であり、雨季と乾季が顕著であったと主張する気候モデルを裏付けている。静かな乾季には堆積量が少なく、盆地は北東の貿易風、潮流、蒸発の影響を受けたと思われる。雨季の初めには、気温の上昇と貿易風の減少により盆地が孤立し、全体的な塩分濃度が上昇したと思われる。雨季が進むにつれて、大雨により湾の水平塩分濃度勾配が、淡水の影響を受ける上部湾から海洋の影響を受ける下部湾へと強まった。嵐によっても浅い淡水層が生成され、堆積物と有機物が盆地の縁からより深い領域へと洗い流された。^[2]

ベアガルチのレンズでは細粒の岩石石灰岩（プラッテンカルク）が主流ですが、粘土からシルトサイズの珪質砕屑物も一部の地域では岩石の大部分を占めています。湾のさまざまな場所では、いくつかの相（堆積物の組み合わせ）が形成されています。^{[1] [2]}

中央海盆の厚く化石を多く含んだ層相は、湾の北西から南東の主軸に沿って発達しており、この軸は小さな排水 マイクロ断層によって区切られている。保存状態のよい魚類やその他の遊泳性（自由遊泳性）動物は一般的であるが、藻類や典型的な底生（海底に生息する）動物は非常にまれである。中央海盆の堆積作用は周期的で、薄い淡色頁岩層が、独特の油臭のある有機物に富んだ濃い石灰岩の厚い層の間に挟まれていた。 ^{[1] [15] [2]}それぞれの濃い層には、堆積物のシーケンスが含まれている。高密度で塊状の（均質な）層に続いて、層の上部で生物撹乱を受けている可能性のある、段階的な層理を持つラミナが続く。これらの小さなシーケンスは、マイクロタービダイトと呼ばれることもあり、深海タービダイト堆積物のブーマシーケンスと比較される。中央盆地の淡い頁岩層は乾季にゆっくりと堆積した可能性が高いが、より暗い層は雨季に盆地に流れ込んだ湾縁堆積物が沈降したものと一致する。^[2]中央盆地軸に沿った堆積性スランプは盆地内の流れを再構築するために使用され、盆地が深くなり北東に流れ込んだことを示している。^{[1] [14] [15] [2]}ベアガルチ石灰岩は東の出口で厚さ30メートルに達し、^{[14] [2]}盆地全体の深さは約40メートルであった。^{[1] [15] [6]}

中央盆地の東の出口と近くの保護されたアルコーブでは、アルボリスポンジア-プロダクティド相の淡い色の層状堆積物に移行しています。これらは、棘のあるプロダクティド腕足動物で覆われていることが多い樹枝状（枝分かれ）海綿動物であるアルボリスポンジアの礁と斑点によって特徴付けられます。藻類、 二枚貝、コケムシ、ウミユリなどの海洋底生生物は、これらのいくつかの地域で生態系のかなりの部分を占めています。^{[15] [2]}盆地の穏やかで浅い北西縁では、アルボリスポンジアの礁、大きなストロマトライト、植物の残骸が観察されます。塩の結晶キャストが豊富にあり、この地域の高塩分と高い蒸発率を示しています。^[6]湾が堆積物で埋め立てられると、同様の状況が盆地の中心部にまで広がりました。その結果、「浅い」または「泥灰岩」相が堆積し、非常に淡いミクライトの集まりで、有機物や珪質砕屑物がほとんど含まれていない。それらは、さまざまな藻類の層、多様な樹木海綿岩礁、およびチャートと石膏団塊の局所的な集中を保存している。^{[1] [14] [2]湾の寿命の終わりは、葉の破片、石灰岩の礫岩、 [17]}泥灰岩、そして最後に完全に淡水の堆積物の一連の層によって示された。^[2]

湾が最盛期だった頃、中央盆地軸の南端では糸状藻相が発達していた。これらは主に暗色で有機物に富む石灰岩と頁岩で、中央盆地相に似ているが、珪質シルトが多く、微小タービダイトが少ない。名前が示すように、糸状藻が豊富にある。^{[15] [2]主盆地軸からさらに先では、岩石はさらにシルト質で、層状がはっきりせず、非常に暗い色をしている。これらの堆積物、すなわち縁辺相には、}ペロイド、植物の残骸、その他の有機物が多く含まれている。これらはおそらく、淡水が流入する浅い汽水域に相当する。完全に塩水に生息する分類群の化石は他の環境に比べて稀で保存状態も悪いが、塩分耐性の範囲が広い生物（棘皮動物、腹足類、糸状藻類）はかなり一般的である。^{[1] [15] [2]}

ベア・ガルチ石灰岩は保存状態のよい堆積岩で、石炭紀の生物の生態に関する貴重な洞察を提供する軟組織の詳細を含む、化石が他に例を見ないほどよく保存されていることを意味する。^[2]この層に共通する細粒の堆積物は、地質学の歴史を通じて同等のプラッテンカルクベースの堆積岩に見られるように、化石構造が微細な解像度を保つことを可能にする。ほとんどの化石は孤立しており、シート状の層の間に挟まれた非常に薄いフィルム状に平らになっている。樹皮海綿動物の集合体、頭足動物の殻、大型の脊椎動物の骨は、時折、数層の薄い層を突き抜け、3次元的な保存状態に近づいている。^{[14] [15]}

脊椎動物は典型的には完全な骨格の形で存在し、その化石には内部および外部の有機色素が保存されていることが多い。皮膚の色素は色のパターンやひれやその他の外部構造の範囲を示すことができ、内部の色素は肝臓、脾臓、目などの臓器の輪郭を描くのに使われる。稀ではあるが、保存された血液色素からは脆弱な血管の構造さえも認識できる。^{[21] [11]}珍しい腸の内容物はベアガルチの動物たちの食事を示しており^{[11] [22]}、非常に稀ではあるがリン酸化された筋肉が見つかっている。^[15]軟体無脊椎動物は岩石上の様々なカビ、鋳型、有機変色によって示される。^{[14] [15]}中央盆地では、石灰質の殻を持つ無脊椎動物の化石はほとんど溶解しており、周囲の岩石にはカビだけが残っている。一方、キチン質やリン酸を多く含む殻を持つ無脊椎動物は、中央盆地でより一般的になっています。これは、堆積物の孔隙流体の酸性度の結果である可能性があり、酸性度の低い流体は石灰質化石の保存に有利であり、酸性度の高い流体はリン酸塩化石の保存に有利です。^{[1] [15]}

この例外的な保存状態がどのようにして達成されたのかについては、不明な点がいくつかある。化石のほとんどは完全な状態で腐敗していない動物であり、腐肉食動物や強い流れによる撹乱の痕跡はない。温暖な環境で脆弱な軟部組織の腐敗を防ぐために、関節のある骨格の大部分は死後埋葬が非常に急速だったに違いない。まれに関節のない破片は、水面に浮かび上がり、徐々に腐敗してバラバラになる「膨張浮遊」の化石化過程を経た大型または浮遊性の死骸に相当する可能性がある。 ^{[14] [2]化石は、特定の化石が豊富な層に集中しているのではなく（}藻類の大量発生により生物が死滅した場合に予想される）、ベア・ガルチ・レンズ全体に分散している。^[1]

中央盆地の周期的に堆積する海底は、化石は豊富だが、底生無脊椎動物はいない。一部の研究者は、盆地の最深部はほとんどの生物にとって塩分が多すぎたり酸素が少なすぎたりしたと示唆している。 ^{[1]しかし、中央盆地では底生魚がよく見られることから、底水の無}酸素状態は永続的なものではなかったことが示唆される。^{[14] [2]}それでも、多くの魚の化石は膨張したえらで発見されており、死因は窒息死である可能性が高い。^{[11] [15] [2]}急速な窒息と埋没の考えられる説明の1つは、雨期の嵐による淡水の流出によるものだ。大雨により、有機物を豊富に含む縁辺堆積物が次々と中央盆地に流れ込む。堆積物が沈むと、海水から酸素を急速に吸収し、盆地の生物をわずか数時間で死滅させて埋めてしまう。^[2]

ベア ガルチ ライムストーンが代表する生態系は活気に満ち、化石によってよく代表され、その中には記載済みおよび未記載種の脊椎動物および無脊椎動物が数多く含まれている。動物はさまざまな体型を示し、湾の特定のエリアを好むことから、湾にはさまざまな生息地とニッチがあったことがわかる。[ 4 ]^殻を被った生物と藻類の関連性から^[23]消化管の内容物やその他の摂食痕跡まで、また交尾中に化石化した動物まで、古生態学および古生物学の多くの指標が保存されている。 ^{[9] [10]}魚類は多様で豊富で、約 150 種を代表する数千の標本がある (2015 年現在)。^[4]これらの種の多くは記載も名前も付けられておらず、「コード名」でのみ言及されている。名前のない種は、この古生物群集のリストには含まれていない。

ベア ガルチ ライムストーンは、現代のサメ、エイ、ギンザメを含む軟骨魚類のグループである、珍しく生態学的に多様な軟骨魚類で有名です。80 種を超える軟骨魚類が知られており (2012 年現在)、湾内の魚類の多様性 (種数による) の 60% 近くを占めています。これは、軟骨魚類が魚類の約 3% を占める現代の生態系とは大きく異なります。^[6]ベアガルチ石灰岩では、ウナギのような形態（「トリナコセラケ」）、深海に生息する硬骨魚類（花弁状）、小型で活発に遊泳する魚類（ほとんどの全頭魚類）、エイのような底生形態（スクアティナクティス）、より典型的なサメのような捕食者（シンモリフォーム類と軟骨魚類）など、さまざまな生態と体型を持つ軟骨魚類が生息しています。^[4]軟骨魚類の多様性と個体数パターンは相関しており、中央盆地相で最も多くの種と化石が発見され、縁辺相で最も少なくなっています。リストラカントゥスやシンモリイフォーム（ファルカトゥスを除く）などの大型捕食性軟骨魚類は、高塩分の上部湾で化石の大部分を占めているが、ファルカトゥスと全頭魚類は、縁辺部および中央盆地相で最も一般的な化石である。露出部の東端にある保護されたサンゴ礁生息地では、ヘテロペタルスの化石が多数発見されている。いずれにしても、各生息地では他の生息地とかなりの種の重複が見られ、標本総数で見ると、「一般的な」軟骨魚類（標本3点以上）は、より希少な種（標本3点未満）を上回るほど豊富ではない。^[6]

条鰭類（条鰭類）も非常に多様で、記載されている種と記載されていない種合わせて約50種（2012年現在）が、ベア・ガルチの魚類多様性の3分の1以上を占めています。標本数で見ると、ベア・ガルチ石灰岩で最も豊富な魚類の化石であり、化石脊椎動物全体の約80％を占めています。^{[6]しかし、}生態形態学の点では軟骨魚類よりも制限されています。ほとんどが小型で一般的な紡錘形（滑らかに先細り）の体型をしており、より細長い体型や深い体型への逸脱はわずかです。^[4]最も豊富な条鰭類には、ウェンディイクティスと、近縁の無名の種3種（コード名「Yogo」、「Fub」、「Cop」）が含まれます。条鰭類の相対的な豊富さは湾の上部で低下しますが、それでもかなり一般的です。孵化したばかりの幼生の群れが中央盆地近くの孤立したサンゴ礁の生息地で発見されている。^[6]

非条鰭綱および非軟骨魚類の魚類は、全体的な多様性のかなり小さな部分を占めるに過ぎないが、その化石はいくつかの生息地で今でもよく見られる。保存された肉鰭綱（肉鰭類）には、生息場所の好みが大きく異なる放線菌類（シーラカンス）と根毛歯類の ストレプソドゥスが含まれる。シーラカンス、特にカリドスクター属の化石は、中央盆地とその縁に豊富に存在するが、上部湾にはほとんど存在しない。一方、ストレプソドゥスは、上部湾では中程度に一般的であるが、他の場所では非常に稀である。どちらも、保護された東部のサンゴ礁生息地では一般的ではない。ベア・ガルチ石灰岩で知られている唯一の棘魚類であるアカントーデスは、ストレプソドゥスと分布パターンが似ており、上部湾で一般的で、他の場所では見られない。ハーディスティエラに代表されるヤツメウナギ類は希少種であるため、生息地の好みを推定するのは難しい。^{[6] [4]}

節足動物は多様で、最も豊富で種が多いのは、現代の口足動物（シャコ）の親戚である、初期の様々なホプロカリス科の動物です。 ^{[60] [61]}その他の節足動物には、典型的な石炭紀の甲殻類の品揃え、^{[62] [60]}珍しいキシフォスラン類（カブトガニ）、^[63]および単一の「シンジフォスリン類」（Anderella）が含まれます。^[64]三葉虫は、隣接する地層では一般的ですが、ベアガルチ石灰岩にはほとんど存在しません。

• 石灰岩の種類の一覧

ウィキメディア・コモンズには、ベア・ガルチ石灰岩に関連するメディアがあります。

• リチャード・ランドとアイリーン・グロガンの個人ウェブサイト。ベア・ガルチ石灰岩とその化石を展示しています。
• 1998年ディスカバリーチャンネルのドキュメンタリー「先史時代のサメ」、ベアガルチに関するエピソードを特集（4:36-16:13）
• 2020 年の PBS ドキュメンタリー「先史時代のロードトリップ」の一部。ベア ガルチの化石に焦点を当てています (12:16-22:53)