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バージェス頁岩は、カナダのブリティッシュコロンビア州のカナディアンロッキー山脈に露出している化石を含む堆積物です。[ 2 ] [ 3 ]この頁岩は、化石の軟組織の保存状態が非常に優れていることで有名です。約5億500万年前（中期カンブリア紀）のもので、[ 4 ]軟組織の痕跡を含む最も古い化石層の1つです。
この岩石層は黒色頁岩で、ヨーホー国立公園内のフィールドの町近郊やキッキングホース峠付近の数カ所で露頭が見られる。また、南へ42km離れたクーテネイ国立公園にも別の露頭がある。
バージェス頁岩は、1909年8月30日、そのシーズンの野外調査の終盤に古生物学者のチャールズ・ウォルコットによって発見された。 [ 6 ] [ 7 ]彼は1910年に息子、娘、妻とともに再び訪れ、フォッシルリッジの斜面に採石場を開設した。軟体動物の保存状態の良さと、彼が科学的に新種と認識した生物の多様性から、彼は1924年までほぼ毎年採石場に戻った。その時点で74歳だった彼は、6万5000点以上の標本を集めていた。化石の記述は、ウォルコットが1927年に亡くなるまで取り組んだ膨大な事業であった。[ 7 ]当時の科学的見解に導かれ、ウォルコットはすべての化石を現生の分類群に分類しようと試みたが、その結果、当時の化石は単なる珍品としか見なされていなかった。
アルベルト・シモネッタが化石の直接的な再調査を試みたのは1962年のことだった。この調査によって、科学者たちはウォルコットがバージェス頁岩に存在する情報のほんの一部しか調べていなかったことを認識し、また、これらの生物が現代の分類群にうまく当てはまらないことも明らかになった。
ウォルコットによる化石の分類は、現在ではほとんどが否定されているが[ 8 ]、当時は支持されており、結論が異論を唱えられた数少ない化石のうちの1つについては、彼は変更を受け入れた[ 9 ] 。後世のコメントの多くは、後知恵の利点と、ウォルコットの時代には知られていなかった技術や概念に基づいてなされたものである[ 8 ] [ 9 ]。
カナダ地質調査所は、三葉虫の専門家ハリー・ブラックモア・ウィッティントンの説得により、ウォルコット採石場での発掘を再開した。フォッシルリッジの約20メートル上に、レイモンドという新しい採石場が設立された。[ 7 ]ウィッティントンは、ケンブリッジ大学の研究学生デレク・ブリッグスとサイモン・コンウェイ・モリスの協力を得て、バージェス頁岩の徹底的な再評価を開始し、そこに生息する動物相がウォルコットが認識していたよりもはるかに多様で珍しいものであることを明らかにした。[ 7 ]そこに生息する 動物の多くは、奇妙な解剖学的特徴を持ち、他の既知の動物とはほとんど似ていない。例としては、5つの目と掃除機のホースのような鼻を持つオパビニアや、当初は上下逆さまに復元され、左右対称の棘で歩くハルキゲニアなどが挙げられる。
パークス・カナダとユネスコがバージェス頁岩の重要性を認識したことで、1970年代半ばから化石の収集は政治的に難しくなった。収集はロイヤル・オンタリオ博物館によって続けられた。無脊椎動物古生物学の学芸員であるデズモンド・コリンズは、元のウォルコット採石場よりも地層的に高い場所と低い場所に、さらにいくつかの露頭を特定した。[ 7 ]これらの場所からは、研究が追いつかないほどの速さで新しい生物が発見され続けている。
1989年に出版されたスティーブン・ジェイ・グールドの著書『ワンダフル・ライフ』は、バージェス頁岩の化石を世間の注目を集めるきっかけとなった。グールドは、化石の驚くべき多様性は、当時の生物の体形が今日生き残っているものよりもはるかに多様であったこと、そして多くの特異な系統が絶滅した進化の実験であったことを示していると示唆している。カンブリア紀の動物相の多様性に関するグールドの解釈は、チャールズ・ウォルコットの原著論文に対するサイモン・コンウェイ・モリスの再解釈に大きく依拠していた。しかし、コンウェイ・モリスはグールドの結論に強く反対し、カンブリア紀の動物相のほぼすべてが現代の門に分類できると主張した。[ 10 ]
バージェス頁岩は、地球の気候の長期的な将来変化を研究し予測したい古気候学者の関心を集めています。ピーター・ウォードとドナルド・ブラウンリーが2003年に出版した『地球の生と死』[ 11 ]によると、気候学者はカンブリア爆発の気候を理解するためにバージェス頁岩の化石記録を研究しています。温暖化と膨張する太陽と、二酸化炭素と酸素の減少が組み合わさって、最終的に地球を30億年前の始生代（最初の植物や動物が現れる前）以来見られなかった温度まで温めることで、5億年後の地球の気候がどうなるかを予測するために使用できます。これは、地球上の最後の生物がどのように、いつ絶滅する可能性があるかについての理解を深めることにもつながります。地球の未来も参照してください。
バージェス頁岩層は1980年に世界遺産に登録された後、1984年にはカナディアン・ロッキー山脈国立公園群の世界遺産にも指定された。
2012年、南にあるクーテネイ国立公園で別のバージェス頁岩の露頭が発見されたことが発表された。2013年のわずか15日間の現地調査で、この新しい場所で50種の動物が発掘された。[ 12 ]
この遺跡は「軟組織の保存状態が非常に良好で、カンブリア紀（ウリュアン）の海洋生態系の最も完全な化石記録を含む」という特徴があることから、国際地質科学連合（IUGS）は、2022年10月に発表したリストで、世界中の100の「地質遺産地」の中に「バージェス頁岩カンブリア紀古生物記録」を含めた。同組織は「IUGS地質遺産地」を「国際的に科学的に重要な地質学的要素やプロセスがあり、参照として使用され、かつ/または歴史を通じて地質科学の発展に大きく貢献した重要な場所」と定義している。[ 13 ]
バージェス頁岩の化石を含む堆積物は、約5億500万年前のわずかに石灰質の暗色の泥岩の集合体であるスティーブン層と相関関係にある。[ 7 ]これらの地層は、嵐の際に波によって揺さぶられる深さより下の、高さ約160mの崖の基部に堆積した。 [ 7 ]この垂直な崖は、おそらくバージェス頁岩の堆積直前に形成されたカテドラル層の石灰質の礁で構成されていた。 [ 7 ]正確な形成メカニズムは確実にはわかっていないが、最も広く受け入れられている仮説では、カテドラル層の礁の縁が礁の残りの部分から分離し、崩落して礁の縁から数キロメートル離れた場所に運ばれたとされている。[ 7 ]その後、層の基部の断層が再活性化し、約5億900万年前から崩壊した。[ 15 ]これにより急な崖が残され、その底はカテドラル層の石灰岩が圧縮されにくいため、地殻変動による減圧から保護されることになる。この保護により、カテドラル層から離れた場所で保存されている化石の取り扱いが難しい理由が説明できる。地層の地殻変動による圧縮によって垂直方向の割れ目が生じ、岩石が破砕され、化石に対して垂直に割れてしまうからである。[ 7 ]ウォルコット採石場がこれほど見事な化石を産出したのは、スティーブン層に非常に近かったためである。実際、この採石場は現在、カンブリア紀の崖のまさに端まで掘り進められている。[ 7 ]
バージェス頁岩は当初、無酸素状態 で堆積したと考えられていましたが、研究が進むにつれて、堆積物中に酸素が常に存在していたことが明らかになってきました。[ 16 ]無酸素環境は、死んだばかりの生物を腐敗から守るだけでなく、生物の軟体部を保存できる化学的条件も作り出したと考えられていました。さらに、穴を掘る生物の数を減らしました。軟体生物を含む地層には穴や足跡が見られますが、それらはまれで、一般的に垂直方向の広がりは限られています。[ 7 ]塩水湧出は別の仮説です。より詳細な議論については、バージェス頁岩型の保存を参照してください。
バージェス頁岩は、スティーブン層の一部ではなく、バージェス頁岩層として独立した地層として扱われることもある。[ 14 ]
バージェス頁岩で発見された生物は、腐敗するのに十分な時間を得る前に、堆積物の多い水流によって急速に埋没したと考えられている。[ 17 ] [ 18 ]これらの流れは、生物が最終的に埋没する前に、比較的長い距離を運んだ可能性がある。[ 18 ]化石は一般的に、非常に薄い（1マイクロメートル/μm未満、つまり1ミリメートルの1000分の1未満の厚さ）炭質の膜として保存されている。[ 19 ]
カンブリア紀には他にも多くの類似した化石群集が存在する。実際、このような群集は他のどの時代よりもカンブリア紀に多く見られる。これは主に、掘削活動が限られていたためである。カンブリア紀を通じて生物擾乱がより一般的になり、生物の軟組織を保存できる環境がはるかに稀になった。[ 7 ]（カンブリア紀以前の動物の化石記録は乏しく曖昧である。エディアカラ生物群を参照。）
バージェス頁岩の生物相は、中期カンブリア紀堆積物の典型的なものと思われる。[ 7 ]硬組織を持つ生物は群集全体のわずか14%を占めるにすぎないが、[ 7 ]これらの生物は他のカンブリア紀の産地でも同様の割合で見られる。つまり、硬組織を持たない生物が何らかの点で例外的な存在であると考える理由はなく、多くは異なる時代や場所の他の化石層にも見られる。[ 7 ]
生物相は多様な生物から構成されている。遊泳性（ネクトニック）生物は比較的まれで、生物の大部分は底生（底生）であり、移動する（放浪性）か、海底に永久的に付着している（固着性）かのいずれかである。[ 7 ]バージェス頁岩の生物の約3分の2は泥質の海底の有機物を餌として生活しており、ほぼ3分の1は水柱から微粒子を濾過して食べていた。生物の10%未満が捕食者または腐肉食者であったが、これらの生物は大きかったため、生物量は濾過摂食、堆積物摂食、捕食、腐肉食の生物間で均等に分配された。[ 7 ]
バージェス頁岩の生物の多くは、現代の動物門の幹群のメンバーを表しているが、特定の門の冠群の代表も存在する。[ 20 ]
バージェス頁岩の化石は黒色頁岩上に黒色炭素膜として保存されているため、撮影が困難ですが、さまざまな撮影技術によって取得できる画像の品質を向上させることができます。[ 21 ]その他の技術には、後方散乱SEM、元素マッピング、カメラルシダ描画などがあります。
画像を取得した後、正確な解剖学的復元を行うには、腐敗や化石化の影響を考慮する必要がある。形質の組み合わせを検討することで、研究者は分類学的な近縁関係を確立することができる。
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