フロリサント層

フロリサント層
地層範囲:始新世後期、37.2～33.9 万年 前Ꞓ Ꞓ お S だ Ｃ ポ T J け ページ いいえ ↓
コロラド州フロリサントのクレア化石採石場のフロリサント層
タイプ	形成
オーバーレイ	ウォールマウンテン凝灰岩、パイクスピーク花崗岩
厚さ	74メートル（243フィート）
岩石学
主要な	シェール
位置
座標	北緯38°54′50″ 西経105°17′13″ / 北緯38.914° 西経105.287° / 38.914; -105.287
地域	コロラド
国	アメリカ合衆国
タイプセクション
名前の由来	コロラド州フロリサント
命名者	クロス
年の定義	1894
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フロリサント化石層国定公園
IUCNカテゴリーV（保護された景観/海景）
開拓者ハウスは、西部開拓者たちの暮らしぶりを再現している。
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位置	テラー郡、コロラド州、アメリカ合衆国
最寄りの都市	コロラド州フロリサント
座標	北緯38°54′49″ 西経105°17′11″ / 北緯38.91374° 西経105.28627° / 38.91374; -105.28627 [1]
エリア	5,998エーカー（24.27 km 2）[2]
承認済み	1969年8月20日 ( 1969年8月20日)
訪問者	71,763（2017年）[3]
統治機関	国立公園局
Webサイト	フロリサント化石層国定公園

フロリサント層は、コロラド州テラー郡フロリサント周辺に露出している堆積性地質層です。この層は、泥岩や頁岩の中に豊富で非常に保存状態の良い昆虫や植物の化石が見つかることで知られています。アルゴン放射年代測定に基づくと、この層は始新世（約 3,400 万年前^[4]）のもので、湖の環境であると解釈されています。化石が保存されているのは、近くのサーティナイン マイル火山地帯からの火山灰が湖の珪藻と相互作用し、珪藻の大量発生を引き起こしたためです。珪藻が湖の底に落ちると、最近死んだ植物や動物は珪藻の落下によって保存されました。灰の層が点在する細かい粘土と泥の層は「紙の頁岩」を形成し、美しく保存された^[5]化石を保持しています。フロリサント化石層国定公園は、この地域の地質と歴史を保存し研究するために設立された 国定公園です。

フロリサントという名前は、フランス語で「花が咲く」という意味の言葉に由来しています。19世紀後半、観光客や発掘者がこの場所を訪れ、野生生物を観察し、コレクションや研究のためのサンプルを収集しました。現在、この遺跡の主な見どころの1つである化石の森は、収集家が大量の化石化した木材をこの場所から持ち去ったため、その質量の多くを失いました。^[6]

1860年代から1870年代にかけて、この地域は地質学者によって初めて地図化されました。ヘイデン調査の地質学者は1870年代初頭にこの地域を訪れ、地層の植物化石はレオ・レスキューによって、昆虫化石はサミュエル・ハバード・スカダーによって、脊椎動物化石はエドワード・ドリンカー・コープによって記述されました。^[7]この層は1894年にチャールズ・ホイットマン・クロスによって初めて正式にフロリサント湖床と命名されました。 ^[8]

1969年、フロリサント化石層国定公園は、地元の土地所有者と連邦政府との長い法廷闘争の末に設立されました。現在、この公園には年間約6万人の訪問者が訪れ、古生物学調査が進行中です。^{[7] [9]}この層自体は、北米地層命名委員会の要件に準拠するため、2001年にフロリサント層に改名されました。^[10]

始新世後期から漸新世前期、およそ3400万年前、この地域はセコイアの木々が生い茂る湖沼地帯でした。基盤岩は原生代のパイクスピーク花崗岩です。パイクスピーク花崗岩から次の岩層であるウォールマウンテン凝灰岩まで不整合があります。^[11]この巨大な不整合は、現代のロッキー山脈の隆起、ララミデ造山運動中に起きた浸食によるものです。^{[12]ウォールマウンテン凝灰岩は、遠方の}カルデラの大規模な噴火の結果として堆積しました。フロリサント層自体は、頁岩、泥岩、礫岩、火山性堆積物が交互に堆積した層で構成されています。フロリサント層内には6つの層が記載されています。下から上の順に、下部頁岩ユニット、下部泥岩ユニット、中部頁岩ユニット、キャップロック礫岩ユニット、上部頁岩ユニット、上部軽石ユニットです。各頁岩ユニットは湖沼環境を表し、化石が豊富な非常に薄い頁岩で構成され、噴火による凝灰岩と交互になっています。^{[11]下部泥岩は、ユニットの上部が}ラハール堆積物である河川環境であると解釈されています。泥岩は谷底に堆積しましたが、湖には堆積しませんでした。頁岩ユニットが湖以外の堆積物によって分離されていることは、2世代の湖の堆積物があったことを意味している可能性があります。谷を通過したラハールは谷をせき止め、湖の形成を可能にした可能性があります。中部および上部頁岩ユニットは、この2世代目の湖で堆積しました。キャップロック礫岩は、大規模なラハールが谷を通過して湖底に堆積したときに堆積しました。^[6]

現在のロッキー山脈を形成したララミデ造山運動は、白亜紀末からこの地域を西に隆起させてきたが^[13]、造山運動の正確な時期については議論がある^[12]。始新世後期から漸新世前期にかけて、フロリサント地域の南西部で火山活動が始まった。これらの噴火により、フロリサント地域に灰やその他の火山性堆積物が堆積し、その火山物質は、地層に豊富に存在する植物や動物の化石化において最も重要な要因の1つである。化石を含む紙状頁岩は、より大きな火山性堆積物と挟まれている^{[6] 。 [14]}

漸新世以降から更新世以前に堆積した岩石のほとんどは浸食されている。^{[15] [16]}残存する岩石のほとんどは、この地域を流れる河川によって運ばれた風化したパイクスピーク花崗岩、火山岩、泥の岩片から構成されている。これらの岩片からはマンモスの骨がいくつか発見されており、その年代は約5万年前とされている。^[6]

南西約25～30キロのところに、セントヘレンズ山のような現代の火山に似た一連の成層火山が発達し、定期的に噴火した。より広いサーティナインマイル火山地帯内にあるガフィー火山中心と呼ばれるこの火山では、ドーム、溶岩流、火砕流などの噴火が起きた。^{[18] [19]}これらの噴火による灰が一帯に降り注ぎ、ラハールが谷を流れ下った。降り注いだ灰は凝灰岩を形成し、ラハールは泥岩とフロリサント層の礫岩を形成した。

フロリサントは、ラハールの1つが堰き止めた後、古谷に堆積しました。その結果、湖は36 km ²の大きさになりました。^[7]湖の環境には2つのサイクルがありました。最初のサイクルでは下部頁岩ユニットが形成され、2番目の湖では中部および上部頁岩ユニットが形成されました。^[6] 最終的に、火山は休眠状態になり、浸食され始めました。時間の経過とともに、火山は浸食され、表面に明らかな痕跡はなくなりました。代わりに、始新世の浸食面が、この地域の火山の唯一の名残です。^[16]

これほどの破壊を引き起こした火山物質は、フロリサント層の頁岩と泥岩内の化石の保存につながった。火山灰が地形に堆積すると、水によって小川や火山泥流によって湖に運ばれた。火山泥流は当時生息していたセコイアの根元を覆い、樹木の幹は硬くなり化石化した。鉱化作用により、地下水に含まれていた沈殿物が樹木の幹を流れ、元の物質を珪質鉱物に、有機物をシリカに置き換えた。この鉱化作用により、樹木の切り株が保存された。^[6]

湖自体には、直接堆積または風化によって、火山堆積物が定期的に堆積していました。火山物質はシリカを豊富に含んでいました。当時湖には珪藻類が生息していましたが、その殻もシリカで構成されていました。シリカの流入が増えたため、湖では珪藻類が大量発生しました。珪藻類の個体数が急増すると同時に、火山活動によるストレスで地元の生物が大量に死滅しました。植物や動物が死滅すると、葉や体が湖に落ち、最終的に大量の有機物が湖の底に蓄積しました。このプロセスは頻繁に、おそらく毎年繰り返され、雨水が湖に集まり、周期的な珪藻類の大量 発生と大量死を引き起こしました。珪藻類の大量発生と大量死により、カプレットと呼ばれる灰粘土堆積物の層が形成され、多くの薄い層が形成されました。灰と粘土の各微細層は堆積物を重ねることで圧縮され、「紙頁岩」（通常 0.1 ～ 1.0 mm の厚さ）を形成します。この紙頁岩の中に、地層の中で最も保存状態の良い化石が見つかります。この情報に基づいて、珪藻類の対句が年間サイクルを表しているとすれば、湖は 2,500 ～ 5,000 年存続したと推定されています。^[14]

フロリサント層の層には、大きなセコイアから微細な花粉まで、多種多様な植物が生息している。化石化した森は、この記念物の主な観光名所の一つで、推定30本の切り株が保存されている。これらは世界最大級の化石化した切り株の一つである。^[要出典] 切り株の大部分は、現代の海岸セコイア（S. sempervirens）の近縁種であるセコイア・アフィニス^{のものであると特定されている。 [20]}これらの木は、泥流によって根への酸素供給が阻害され枯死するまで、高さ60メートル（200フィート）にも達していた可能性がある。年輪の年輪年代学的調査により、木が枯死して埋まったときの樹齢は500～700年と推定された。切り株の中には被子植物のものがある。^[6]

フロリサント層は、化石化した葉とそれが残した痕跡でも知られています。また、果実、種子、球果、花の標本もあり、すべて層の紙状頁岩に保存されています。葉のほとんどは木や低木のものです。被子植物が優勢な古植物相ですが、針葉樹も存在します。^[6]

いくつかの球果、葉、花粉はセコイアに由来するものと特定されている。化石化したセコイア・アフィニスの材料とカリフォルニアの現代のセコイアには明らかな違いがある。化石の葉は現代のものより薄く、雌の球果は小さい。^[6] フロリサントの頁岩層では130種以上の花粉が確認されている。これらの種は、湖の近くや周囲、さらに谷のさらに上流にあったさまざまな生息地からのサンプルである。^[6]

底生珪藻は、この層で見られる珪藻類の主な種類です。珪藻類は珪素の殻を持っているため、化石化しやすいです。火山活動の期間中、火山灰からの珪素の流入により藻類が大量発生し、藻類マットが形成され、化石が極めて良好な状態で保存されます。フロリサントは、淡水珪藻類の最も古い例の 1 つとして知られています。^[14]

フロリサントで発見された動物の化石のほとんどは無脊椎動物ですが、脊椎動物の標本も数多く発見されています。この場所でこれほど多くの種が確認されていることから、この地域の環境はさまざまな動物が生き残るのに理想的であったことが明らかです。これらの動物の保存状態が優れていることから、動物が生き延びた環境や、その行動のいくつかの側面について理解が深まります。

フロリサントの無脊椎動物の化石は、クモ、ヤスデ、昆虫、貝類などの節足動物と、ハマグリやカタツムリなどの軟体動物である。これらのうち最も重要なのはクモと昆虫であり、化石層では1,500種以上が確認されている。^[6]

フロリサント層にはクモ類が豊富に生息しており、そのほとんどは多種多様なクモである。また、ザトウムシやムカデの化石も見つかっている。タマダニの証拠もあるかもしれないが、完全に特定された化石はまだ発見されていない。この層で見つかったクモの珍しい特徴の1つは、脚が丸まった状態で発見されず、完全に伸びた状態で発見されたことである。これは、より暖かい気温か酸性の海水で死んだことを示しているのかもしれない。^[21] 灰粘土層で見つかった昆虫は多様で数が多い。カゲロウ、トンボ、イトトンボ、バッタ、コオロギ、キリギリス、ゴキブリ、シロアリ、ハサミムシ、クモの巣虫、セミ、ヘビバエ、クサカゲロウ、甲虫、ハエ、蚊、蝶、蛾、スズメバチ、ハチ、アリ、その他の昆虫がすべてフロリサントで発見されています。^[22]これらのうち、甲虫は最も多様で、化石として発見された標本の数が圧倒的に多いです。化石層で発見された標本の約38％は甲虫の変種です。これらの化石は水生および陸生昆虫であり、この地域の生態と生物学についての洞察を与えてくれます。^[6]

貝虫類は湖底の藻類を食べていたと考えられている。貝虫類の化石のほとんどは、保存された甲羅、つまり摂食用の付属肢から発見されたものである。これまでに記述されている貝虫類は 1 種のみである。淡水および陸生を含むいくつかの淡水軟体動物が確認されている。フロリサントで最も多く確認されている軟体動物は腹足類(巻貝) である。^[6]

フロリサント湖の脊椎動物の化石は、主に不完全な骨の小さな破片である。脊椎動物のいくつかの種が記載されており、そのほとんどは魚類であるが、鳥類や哺乳類もいる。この場所で発見された魚類には、ボウフィン、吸盤、ナマズ、パイレーツパーチなどがある。パーチを除いて、これらのほとんどは底生動物であり、多くは水質の悪さに耐えられるものであった。魚類のほとんどは、他の頁岩層ではなく同じ頁岩層で発見されている。これは、湖の歴史の中で、魚類の個体群にとって他の時期よりも耐えられる時期があったことを示している可能性がある。^[6]

ベッドからはカッコウを含む3羽の鳥が発見されている。骨格のほとんどは失われているが、鳥を特定するのに十分な特徴が残っていた。また、ブッポウソウやシギチドリの標本もある。他の鳥は19世紀の初期の文献に記載されていたが、情報不足のためこれらの標本を正確に特定することはできない。^[6]

哺乳類は頁岩にはほとんど存在せず、これまでに小さなオポッサムの標本が1つ発見されているのみである。下部泥岩ユニットには、馬、ブロントテリクス、およびオレオドントの折れた骨のサンプルがある。馬は小さく、中型犬ほどの大きさで、各足に3本の指があったと思われる。この情報はすべて、完全な下顎に基づいている。これまでに発見されている最大の哺乳類はブロントテリクスで、頭頂部に一対の太い角を持つ象ほどの大きさの動物である。この情報はすべて、断片化された椎骨と歯のエナメル質の小片に基づいている。オレオドントは絶滅した科で、現代の羊や豚に似ている。唯一のオレオドントの標本は顎の断片である。^[6]他の哺乳類は、歯の標本に基づいてこの層で記述されている。全部で約12の哺乳類分類群がフロリサントで発見され、記述されている。^[23]

驚くべきことに、フロリサントでは爬虫類や両生類が記録されていない。フロリサントでは爬虫類や両生類が見られるはずである。博物館にはこの場所の標本が4万点近く保管されているにもかかわらず、その不足についての説明は提示されていない。火山活動による水の毒性が原因の可能性があるが、湖に水生動物がいるという記録もある。^[6]

化石植物、特にその葉は、フロリサント層の堆積期の古気候を知る上で最も有用な情報源となっている。植物は平均して気候変化に対する耐性が低いが、多くの動物は移動性があり、季節や日々の急激な変化に対応できる。^[24]

化石植物や葉を現代の類似物と比較すると、生理学的および形態学的類似性に基づいて気候について推測することができます。これを行う最良の方法の 1 つは、発見された葉の特徴を研究することです。気候要因に基づく外観の分析、つまり相貌を調べると、平均気温 (MAT) は約 13 °C と推定され、フロリサントの現代の MAT である 4 °C よりもはるかに暖かいです。また、植物に最も近い現生種との比較に基づいて、MAT は 16 ～ 18 °C の間であったと推定されています。また、この地域の季節変化は現代ほど大きくなかったという兆候もあります。花粉に基づく MAT の推定では、気温は 17.5 °C まで上昇しましたが、花粉は葉ほど診断的ではありません。^[16]

歯の小ささと特徴から、始新世後期から漸新世前期にかけての降水量は、明確な乾季を伴い年間50～80センチメートル程度と推定されている。これは、現代にこの地域に降る平均降水量38センチメートルよりもはるかに多い。降水量のほとんどは晩春から初夏にかけてで、冬にはまれに雪が降った。^[6]

年輪分析によると、堆積物が堆積した時代にレッドウッドが生育した環境は、カリフォルニアのレッドウッドが生育する現在の気候よりもさらに良好であったことが示されています。成長の1年間の平均年輪幅は、中央カリフォルニアのレッドウッドの幅よりも広いです。^[6] 始新世の終わりに向かって、地球の気温は低下し始めました。しかし、この地球の寒冷化のエピソードは、フロリサントの化石記録には示されていません。^[16]

化石化した藻類や水生被子植物は、湖が淡水で浅いことを示している。小川や岸の近くは水分が豊富で、青々とした植物が育っていた。しかし、丘陵の上の方には乾燥に適応した植物が生えていた。谷底では、樹木（セコイアなど）が景観を支配していた。この森林の下層は、より小さな木や低木で構成されていたと思われる。谷底から丘陵の上の方には、異なる生息地が徐々に移行し、両者の間には重なり合う部分もあったと思われる。^[6]

この地域の昆虫もまた、異なる生息地を示唆している。トンボなどの水生昆虫は、一生を湖の上かその近くで暮らしていたと思われる。一方、ハチや蝶は周囲の丘陵や草原のより開けた場所を好んでいたと思われる。^[21]

フロリサント層の標高は、初期の推定では 300 ～ 900 メートルとされ、現代の標高 2,500 ～ 2,600 メートルよりはるかに低い。しかし、古植物に基づく最近の推定では、始新世の標高ははるかに高いとされている。1,900 ～ 4,100 メートルの範囲が提案されている。これは、地殻隆起ではなく、地球規模の気候変動が、この地域の環境変化の主な原因であることを示すものである。^[6] 始新世のフロリサント地域の実際の標高はまだ決定されていない。古植物を用いた分析のほとんどでは、この地域は現代よりも標高が高いとされているが、標高は以前の推定と同じくらい低かったという証拠がある。^[25]

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