パンゲア

パンゲア（/ p æ n ˈ dʒ iː ə / pan- JEE -ə）^[1]は、後期古生代から前期中生代にかけて存在した超大陸である。^{[2]約3億3500万年前の}石炭紀に、ゴンドワナ、ユーラアメリカ、シベリアといった以前の大陸単位から集まり、約2億年前の三畳紀末からジュラ紀初めに分裂し始めた。[ ^3]パンゲアはC字型をしており、その大部分は地球の北極と南極の間に広がり、超海洋のパンサラッサと古テチス海、それに続くテチス海に囲まれていた。パンゲアは存在した超大陸の中で最も新しく、地質学者によって復元された最初の大陸である。

「パンゲア」という名前は、古代ギリシャ語の 「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、陸地」）に由来しています。^{[4] [9]}大陸がかつてはつながっていて、後に分離したと最初に示唆したのは、 1596年のアブラハム・オルテリウスだったと考えられます。 ^[10]大陸がかつて連続した陸地を形成していたという概念は、科学的大陸移動説の創始者であるアルフレッド・ウェゲナーが、1912年にドイツ語で執筆した「大陸の起源」と題する3つの学術雑誌記事で、裏付けとなる証拠とともに仮説を立てました。^[11]彼は1915年に出版した同名の著書でこの仮説をさらに発展させ、分裂して現在の位置に移動する前に、すべての大陸が単一の超大陸を形成しており、それをウルコンティネントと名付けたという仮説を立てた。

ウェゲナーは1920年版の著書で「パンゲア」という名称を一度だけ使用し、古代の超大陸を「石炭紀のパンゲア」と呼んでいる。^[12]彼はドイツ語のパンゲアという名称を使用したが、この名称はドイツ語と英語の科学文献（それぞれ1922年^[13]と1926年）にラテン語のパンゲアという名称で登場し、特に1926年11月に行われたアメリカ石油地質学会のシンポジウムで使用された。 ^[14]

ウェゲナーは当初、パンゲアの分裂は地球の自転による向心力が高地大陸に作用して引き起こされたと提唱した。しかし、このメカニズムは物理的にあり得ないことが容易に示され、パンゲア仮説の受け入れが遅れた。 ^[15] アーサー・ホームズはマントル対流というよりもっともらしいメカニズムを提唱し、^{[16]これは}第二次世界大戦後の海底地図作成によって提供された証拠と相まって、プレートテクトニクス理論の発展と受け入れにつながった。この理論はパンゲアの存在と分裂に対する広く受け入れられた説明を提供している。^[17]

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あった。南北アメリカの海岸線がヨーロッパやアフリカと非常に近いように見えることは、これらの海岸が測量されてすぐに注目された。綿密な復元により、500ファゾム（3,000フィート、910メートル）の等高線での不一致は130キロメートル（81マイル）未満であることが示され、これは偶然とは考えられないほど類似していると主張された。^[18]

パンゲアの存在を示すさらなる証拠は、隣接する大陸の地質学の中に見つかっており、南アメリカ東海岸とアフリカ西海岸の地質学的傾向が一致することなどがある。石炭紀の極地氷床はパンゲアの南端を覆っていた。同じ時代と構造の氷河堆積物、特にティルは、パンゲア大陸に一緒に存在していたであろう多くの別々の大陸で見つかっている。 ^[19]山脈の連続性もさらなる証拠となり、例えば、米国南東部からヨーロッパのスカンジナビア・カレドニア山脈まで伸びるアパラチア山脈がある。 ^{[20]現在では、これらは}中央パンゲア山脈という単一の山脈を形成していたと考えられている。

パンゲアの化石証拠には、現在では遠く離れた大陸に類似種や同一種が存在したことが含まれる。例えば、南アフリカ、インド、南極では、大陸が現在の位置にあったとすれば極圏から赤道まで分布していたであろうグロッソプテリス植物相の仲間とともに、獣弓類 リストロサウルスの化石が発見されている。同様に、淡水爬虫類メソサウルスは、ブラジルと西アフリカの海岸の限られた地域でのみ発見されている。^[21]

地質学者は、岩石中の磁性鉱物の方向を調べることで大陸プレートの動きも判定できる。岩石が形成されると、地球の磁気方向を帯び、岩石に対する磁極の方向がわかる。これによって緯度と方位が決まる（経度は決まらない）。堆積岩と貫入火成岩のサンプルの年代が数百万年も異なる磁気の違いは、磁気極移動（数千年周期）と数百万年にわたる大陸の移動の組み合わせによるものである。同時期のサンプルすべてで同一である極移動成分を差し引くと、大陸移動を示す部分が残り、それを使って以前の大陸の緯度と方位を再構築できる。^[22]

パンゲアは地質学的記録から復元された最も新しい超大陸であり、したがって、これまでで最もよく理解されている大陸です。超大陸の形成と崩壊は、地球の歴史を通じて周期的に起こっているようです。パンゲア以前にも、いくつかの超大陸があった可能性があります。

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、新しい技術は経度の決定にも役立つ可能性がある。^[23]古生物学は古地磁気測定から緯度の推定値を確認して古代の気候を決定するのに役立ち、古代の生命体の分布は特定の地質学的瞬間にどの大陸ブロックが互いに近かったかの手がかりを提供する。^[24]しかし、このセクションのものを含め、パンゲア以前の大陸の再構築は部分的に推測にとどまっており、異なる再構築ではいくつかの詳細が異なる。^[25]

最後から4番目の超大陸はコロンビアまたはヌーナと呼ばれ、20億～18億年前（Ga）に形成されたようです。^{[26] [27]}コロンビア/ヌーナは分裂し、次の超大陸であるロディニアがその断片の集積と集合から形成されました。ロディニアは約13億年前から約7億5000万年前まで存続しましたが、その構成と地球力学史は、後の超大陸であるパノティアとパンゲアほどよく理解されていません。^[28]

ある復元によると^[29] 、ロディニアが分裂したとき、それは3つの部分に分かれました：プロトローラシア、プロトゴンドワナ、そしてより小さなコンゴクラトンです。プロトローラシアとプロトゴンドワナはプロトテチス海によって分離されました。プロトローラシアは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。分裂により、イアペトゥス海と古アジア海という2つの海が生まれました。^[30]

これらの陸地のほとんどは再び合体して比較的短命な超大陸パンノティアを形成した。この超大陸には極地近くの広大な陸地と、赤道近くの両極地を結ぶ小さな帯状の地域が含まれていた。パンノティアは カンブリア紀の初め頃の5億4000万年前まで存続し、その後分裂してローレンシア大陸、バルティカ大陸、南方超大陸ゴンドワナが誕生した。^[31]

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は赤道上に位置し、北と西はパンサラシック海、南はイアペトゥス海、東はハンティ海の3つの海に接していた。オルドビス紀前期、およそ4億8000万年前、ニューファンドランド島東部、イギリス諸島南部、ベルギー、北フランス、ノバスコシア、ニューイングランド、南イベリア半島、北西アフリカの一部となる地域を断片的に含む微小大陸アバロニアがゴンドワナ大陸から分離し、ローレンシアへの旅を開始した。^[32]バルティカ、ローレンシア、アバロニアはすべてオルドビス紀末までに合体し、ユーラメリカまたはロールシアと呼ばれる陸地を形成し、イアペトゥス海を閉じた。この衝突により北部アパラチア山脈が形成された。シベリアはユーラメリカの近くに位置し、両大陸の間にはハンティ海がありました。この間、ゴンドワナ大陸はゆっくりと南極に向かって移動しました。これがパンゲア形成の第一段階でした。^[33]

パンゲア形成の第二段階はゴンドワナ大陸とユーラアメリカ大陸の衝突であった。シルル紀中期、4億3千万年前までにバルティカ大陸は既にローレンシア大陸と衝突してユーラアメリカ大陸を形成していた。この出来事はカレドニア造山運動と呼ばれている。アバロニア大陸がローレンシア大陸に向かって徐々に移動するにつれ、イアペトゥス海の名残である両者の間の海路は徐々に縮小していった。一方、南ヨーロッパ大陸はゴンドワナ大陸から分離し、レイス海を越えてユーラアメリカ大陸に向かって移動し始めた。そしてデボン紀に南バルティカ大陸と衝突した。^[34]

シルル紀後期までに、アンナミア（インドシナ）^[35]と南中国クラトンがゴンドワナから分離して北方に移動し、原テチス海を縮小して南に古テチス海を開いた。デボン紀にはゴンドワナがユーラアメリカ方面に移動し、レイス海の縮小を引き起こした。石炭紀前期には、北西アフリカがユーラアメリカ南東海岸に接し、アパラチア山脈の南部、メセタ山脈、モーリタニア山脈を形成した。この出来事はバリスカン造山運動と呼ばれている。南アメリカはユーラアメリカ南部に北上し、ゴンドワナ東部（インド、南極、オーストラリア）は赤道から南極に向かった。北中国と南中国は独立した大陸にあった。カザフスタンの微小大陸はシベリアと衝突した。 （シベリアはパンノティアの分裂以来、何百万年もの間、独立した大陸であった。）^[36]

バリスカン造山運動により、現代のヒマラヤ山脈に匹敵する規模の中央パンゲア山脈が隆起した。南極から赤道を越えて北半球にまで広がるパンゲアによって、中央山脈のすぐ周囲の永久湿潤地帯を除いて、激しいメガモンスーン気候が確立された。^[37]

石炭紀後期にカザフスタン西部がバルティカと衝突し、ウラル海とプロトテチス海西部が閉じられ（ウラル造山運動）、ウラル山脈とローラシア大陸が形成された。これがパンゲア形成の最終段階であった。一方、南アメリカはローレンシア南部と衝突し、レイス海が閉じられ、アパラチア山脈の南端とワシタ山脈が形成されてバリス造山運動が完了した。この頃までにゴンドワナ大陸は南極近くに位置し、南極、インド、オーストラリア、南アフリカ、南アメリカで氷河が形成された。北中国クラトンはジュラ紀までにシベリアと衝突し、プロトテチス海は完全に閉じられた。^[38]

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離してローラシア大陸に向かって移動し、古テチス海が閉じてその南端にテチス海が形成された。ほとんどの陸地は一体となっていた。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海を横切って移動し続けた。後期三畳紀までに、古テチス海は西から東に閉じ、キンメリア造山運動を形成した。テチス海がCの内側にあるCのような形をしたパンゲアは、中期ジュラ紀までに裂け目ができた。^[39]

パンゲアは、約3億3500万年前（石炭紀前期）の形成から1億7500万年前（ジュラ紀中期）の崩壊まで、1億6000万年の間、超大陸として存在していました。^[3]この期間に、生命の進化における重要な発展が起こりました。石炭紀前期の海は、シダサンゴ、腕足動物、コケムシ、サメ、そして最初の硬骨魚類が優勢でした。陸上の生命は、昆虫やその他の節足動物と最初の四肢動物が生息するリコプシドの森が優勢でした。^[40]パンゲアが分裂した中期ジュラ紀には、海には軟体動物（特にアンモナイト）、^[41]魚竜、サメ、エイ、そして最初の条鰭類の硬骨魚類が群がっていた一方、陸上ではソテツや針葉樹の森が優勢で、恐竜が繁栄し、最初の真の哺乳類が出現した。^{[42] [43]}

この時代の生命の進化は、パンゲアの集合によって作り出された条件を反映していた。大陸地殻のほとんどが一つの陸地に統合されたことで、海岸線の範囲が縮小した。隆起した大陸地殻による侵食が進んだことで、浅い海洋環境よりも氾濫原やデルタ環境の重要性が増した。大陸の集合と隆起は陸上の気候がますます乾燥することを意味し、卵や種子が乾燥した気候に適応した有羊膜類動物や種子植物の進化に有利に働いた。 ^[40]初期の乾燥傾向はパンゲア西部で最も顕著で、そこが有羊膜類の進化と地理的拡散の中心となった。^[44]

石炭沼地は、赤道に近い恒常的に湿潤な地域に典型的に形成される。パンゲアの集合により熱帯収束帯が崩壊し、極端なモンスーン気候が生まれ、石炭の堆積量は過去3億年で最低レベルにまで減少した。ペルム紀の間、石炭の堆積は主に北中国と南中国の微小大陸に限られていたが、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領域であった。^{[45]パンゲア内部の気候の極端さは、}パレイアサウルスの骨の成長パターンと裸子植物の森の成長パターンに反映されている。^[46]

海洋障壁の欠如は、成功した種が広い地理的分布を獲得するコスモポリタニズムに有利に働いたと考えられている。コスモポリタニズムは、化石記録の中で最も深刻だったペルム紀-三畳紀絶滅イベントや、三畳紀-ジュラ紀絶滅イベントなどの大量絶滅によっても促進された。これらのイベントの結果、ペルム紀-三畳紀絶滅イベント後に日和見的にパンゲアの隅々に広がったリストロサウルスなど、多様性がほとんどなくコスモポリタニズムが高い災害動物相が生まれた。 ^[47]一方、地理的障壁がなかったにもかかわらず、多くのパンゲア種が地域的であり、地理的範囲が限られていたという証拠がある。これは、極端なモンスーン気候によって緯度と季節によって気候が大きく変化することが原因である可能性がある。^[48]例えば、ゴンドワナ大陸の寒冷適応性シダ植物（初期の種子植物）は赤道気候によってパンゲア全土への拡散が阻止され、三畳紀には北方のシダ植物がゴンドワナ大陸を支配することになった。^[49]

パンゲアの地質構造と地理は、ペルム紀-三畳紀の絶滅イベントやその他の大量絶滅を悪化させた可能性がある。例えば、大陸棚環境の面積の減少により、海洋種が絶滅に対して脆弱になった可能性がある。^[50]しかし、種の面積効果の証拠は、地質学的記録のより最近の、より特徴づけられた部分では見つかっていない。^{[51] [52]}もう1つの可能性は、パンゲアの形成に関連する海底拡大の減少と、その結果生じた海洋地殻の冷却と沈下により、海洋種の避難所としての役割を果たした可能性のある島の数が減少した可能性があることである。以前は別々だった大陸が合併したときに可能だった種の混合により、種の多様性は大量絶滅イベント以前にすでに減少していた可能性がある。しかし、気候障壁がパンゲアのさまざまな場所で生態系コミュニティを分離し続けたという強力な証拠がある。峨眉山トラップの噴火により、パンゲアと融合しなかった数少ない大陸地域の一つである南中国が避難場所として消滅した可能性がある。^[53]

パンゲアの分裂には3つの主要な段階がありました。

大西洋は均一に広がったわけではなく、大西洋の北中部で地割れが始まった。パンゲアの最初の分裂はラディニアン後期（2億3000万年前）に起こり、大西洋の中央部で最初の拡大が始まったと提案されている。その後、地割れは北アメリカの東縁、アフリカ北西部、高地、サハラ、チュニジアのアトラス山脈に沿って進んだ。^[54]

もう一つの段階は、ジュラ紀前期から中期（約1億7500万年前）に始まり、パンゲアが東のテチス海から西の太平洋まで裂け始めたときでした。北アメリカとアフリカの間で起こった裂け目は、複数の裂け目を生み出しました。そのうちの1つは北大西洋を生み出しました。^[20]

南大西洋が開いたのは白亜紀になってからで、ローラシア大陸が時計回りに回転し、北アメリカ大陸を北へ、ユーラシア大陸を南へ北上するにつれて北方へと移動し始めた。ローラシア大陸の時計回りの動きは、ずっと後になってテチス海が閉じて「北極海」となる洞が広がることにつながった。一方、アフリカの反対側と東アフリカ、南極大陸、マダガスカルの隣接縁に沿って地溝が形成され、白亜紀に 南西インド洋が形成されることになった。

パンゲア分裂の2番目の大きな段階は、白亜紀前期（1億5000万～1億4000万年前）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）に分裂した。テチス海溝の沈み込みにより、アフリカ、インド、オーストラリアが北に移動し、「南インド洋」が広がったと考えられる。白亜紀前期には、アトランティック大陸（現在の南アメリカとアフリカ）がゴンドワナ東部から分離した。その後、白亜紀中期には、南アメリカがアフリカから西に移動し始めると、ゴンドワナ大陸が分裂して南大西洋が広がった。南大西洋は均一に発達したわけではなく、むしろ南から北へと裂けた。

また、同時期にマダガスカルとインド島が南極大陸から分離して北上し、インド洋が開けた。マダガスカルとインドは、白亜紀後期の1億～9千万年前に分離した。インドはユーラシア大陸に向かって年間15センチメートル（6インチ）の速度で北上を続け（プレートテクトニクスの記録）、東テチス海が閉じた一方、マダガスカルは動きを止めてアフリカプレートに固定された。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大陸から分離し始め、太平洋に向かって東方に移動し、珊瑚海とタスマン海が開けた。

パンゲア分裂の3番目の主要かつ最終段階は、新生代初期（暁新世から漸新世）に起こった。ローラシア大陸は、ローレンシア大陸がユーラシア大陸から分離したときに分裂し、約6000万～5500万年前にノルウェー海が開いた。大西洋とインド洋は拡大を続け、テチス海は閉じた。

一方、オーストラリアは南極大陸から分離し、4000万年以上前にインドが行ったのと同じように急速に北上した。オーストラリアは現在、東アジアと衝突するコース上にある。オーストラリアとインドは現在、両方とも1年に5〜6センチメートル（2〜3インチ）の速度で北東に移動している。南極大陸は、約2億8000万年前にパンゲアが形成されて以来、南極点付近または南極点にあった。インドは約3500万年前からアジアと衝突し始め、ヒマラヤ造山運動を形成してテチス海を閉じた。この衝突は今日も続いている。アフリカプレートは西から北西へとヨーロッパに向かって方向を変え始め、南アメリカは北方向に移動し始め、南極大陸から分離して、初めて南極大陸の周りで完全な海洋循環を可能にした。この動きと大気中の二酸化炭素濃度の減少により、南極大陸は急速に冷却され、氷河が形成されるようになった。この氷河作用は最終的に、今日見られる数キロメートルの厚さの氷床に融合した。^[55]新生代には、カリフォルニア湾の拡大、アルプス山脈の隆起、日本海の拡大など、他の大きな出来事も起こりました。パンゲアの分裂は、今日でも紅海地溝帯と東アフリカ地溝帯で続いています。

パンゲアの分裂は、大陸の裂け目からの大量の二酸化炭素の放出を伴った。これにより中生代のCO2高濃度が発生し_、白亜紀前期の非常に温暖な気候の一因となった。^[56]テチス海の開口も気候の温暖化に寄与した。^[57]パンゲアの分裂に関連する非常に活発な中央海嶺により、海面が地質学上の記録で最高に上昇し、大陸の大部分が水没した。^[58]

パンゲアの分裂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る。^[59]

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• USGS 概要 2009-01-05 にWayback Machineでアーカイブされました
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