バールバラ大陸

バールバラ大陸︵バールバラたいりく、Vaalbara︶とは、今からおよそ30億年ほど前の地球に存在したと考えられている安定超大陸である。このバールバラ (Vaalbara) という名称は、現在はアフリカ大陸の南部にあるカープバールクラトン (Kaapvaal craton) と、現在はオーストラリア大陸の西部にあるピルバラクラトン (Pilbara craton) とから名前をとった造語である。

このように命名されたのは、カープバールクラトンとピルバラクラトンを調査した結果、現在は全く別々の場所に存在するこの2つのクラトンが、30億年くらい前には隣接していた可能性が浮上したことを根拠に、このバールバラ大陸が存在したという仮説が提唱されたからである。

概要

バールバラ大陸は、一説によると、だいたい36億年前に形成が始まり、31億年前 - 28億年前くらいの間に存在したのではないかと考えられている超大陸である︵ただし、非常に古い時代のことなので、この年代には大きな誤差が存在する可能性のある点に注意が必要。詳細は﹁バールバラ大陸の存在時期の不確実性﹂の節を参照のこと︶。もっとも、非常に古い時代のことなので、バールバラ大陸について確かなことはまだ判っていない。実は、約19億年前に誕生したと考えられているヌーナ大陸なども、これこそが地球上で最初の超大陸であったとも言われている︵詳細は、ヌーナ大陸の記事を参照のこと︶。しかし、このバールバラ大陸こそが、地球上で最初の超大陸であったとも言われている。このように、研究者によっても意見が分かれている。さらに、だいたいの形状が推測されているパンゲア大陸とは違って、バールバラ大陸はその形状なども定かではない。ただし、バールバラ大陸を構成していたと考えられているクラトンは現存しており、それがカープバールクラトンとピルバラクラトンである。

カープバールクラトンのおおよその範囲を示した図。

アフリカ大陸南部におけるクラトンのおおよその位置を示した図。カープバールクラトンは南東に位置している。

一方のカープバールクラトンは、現在のアフリカ大陸の南部に存在し、ここの一部地域の地殻を形成している。

オーストラリアの生物地理学的暫定地域区分 (the Interim Biogeographic Regionalisation of Australia (IBRA)) におけるピルバラ (Pilbara) の範囲。ピルバラクラトンのおおよその位置と重なるが、範囲が一致するものではない。

他方のピルバラクラトンは、現在のオーストラリア大陸の西部に存在し、西オーストラリア州の北部の一部の地殻を形成している。

このようにこの2つのクラトンは、今でこそ2つの大陸に分かれて存在しているものの、バールバラ大陸が存在していた時代には、この2つのクラトンがくっついていたと考えられている。そう考える根拠としては、次のようなものが挙げられる。

●この2つのクラトンには、共に35億年前 - 27億年前の地層に似た構造が存在している︵地層の積み重なり方が似ている︶。つまり、この間、この2つのクラトンの地表近くは同じような状況に置かれていたと考えられる。このことを根拠に、少なくともこの2つのクラトンを含んだ大陸があったのではないかという仮説が、1996年に発表された。

●放射年代測定の結果、34億7,000万年前︵誤差 ±200万年︶に、どちらのクラトンにも隕石衝突の痕跡︵イジェクタ層︶が見られる。なお、この地層がイジェクタ層である根拠としては次のようなものがある。
●隕石衝突によって発生した高温は、衝突した場所にあった物質を溶かしてガラス質の小球を作ることで知られている。そして約35億年前に生成された、そのようなガラス質の小球が、現在のアフリカ大陸の南部とオーストラリア大陸の西部で見つかった。ちなみに、これらは1986年現在、人類が知る限り、地球に落下した隕石によって生成された物体としては、最も古いものとして知られている。

●この2つのクラトンの断層を調べた結果、この隕石衝突と同時代に、この2つのクラトンは共に活動的であったことが判っている。なお、この時期には、この2つのクラトンで共に火山性の無色鉱物が作られていた。つまり、この時期における活動が似ていた。

●この2つのクラトンに含まれていた同時代の超苦鉄質岩を古地磁気学的に調べた結果、この超苦鉄質岩が地磁気によって磁化された状態が良く似ているので、この2つのクラトンはほぼ同じ場所にあったとされた︵1つの大陸を構成していた可能性があるとされた︶。同じく、古地磁気学的な分析の結果、この超苦鉄質岩が磁化されたのは約38億7000万年前と推定されたため、この時期には、この2つのクラトンはほぼ同じ場所にあったと考えられている。

このように、この2つのクラトンについては、クラトンが現存しているために、ある程度のことは判っているのだが、バールバラ大陸の全体像はよく判っていない。

バールバラ大陸の存在時期の不確実性

バールバラ大陸は、31億年前 - 28億年前くらいの間に存在したのではないかと考えられている。ところで、地球上の超大陸の形成と分裂には、地質学的な時間スケールで見た場合に周期性があるのではないかという考え方が存在し、それはウィルソンサイクルと呼ばれる。それによれば、大陸を乗せたプレートは、集合し衝突し分裂するということを周期的に繰り返しているとされる。大陸を形成する地殻は、海洋を形成する地殻よりも寿命が長い。海洋の地殻は海嶺で生成されても、大陸を形成する地殻と比べて比重が重いために、いずれ海溝からマントルの中に沈み込んで消滅してしまうが、大陸の地殻は比重が軽いために、いつまでもマントルの上に浮いている傾向にあるので、このような寿命の差が生ずる。このため、大陸を形成する地殻は常に陸地を形成しやすい状態にあるのである。さらに、クラトン︵大陸を形成する地殻の中でも特に安定して存在し続けられる部分︶は、他の大陸を形成する地殻と一緒になって、しばしば大陸を形成する。ウィルソンサイクルの考え方のよれば、このようなクラトンを含んだ大陸地殻が、ある時期には超大陸を形成し、その超大陸もいずれ分裂・離散し、再び超大陸を形成するとされている。地球におけるこの超大陸の形成と分裂の周期は、約4億5000万年と考えられている。先にバールバラ大陸が、31億年前 - 28億年前くらいの間に存在していたとあるが、この間ずっとバールバラ大陸が存在していたというのは︵過去の地球の内部は現在よりも高温であったと推定されるので、現在の大陸移動速度が、このバールバラ大陸が形成されていた時代にも適用できるかは不明であることを差し引いても︶、現在のウィルソンサイクルの周期を見ると考えにくい。

さらに、バールバラ大陸がいつ頃に分裂を始めたかについてもよく判っていない。ただし、古地磁気学的な調査の結果、カープバールクラトンとピルバラクラトンとが共に緯度30度にあった時、27億8,000万年前 - 27億7,000万年前には分離していたと考えられるので、28億年前頃には、少なくともこの2つのクラトンについては分離しただろうとされている。しかし、これはあくまでカープバールクラトンとピルバラクラトンとの関係に過ぎず、バールバラ大陸全体についての話ではないことに注意が必要である。

つまり、バールバラ大陸がいつ存在した大陸であったのかは、まだよく判っていないのである。バールバラ大陸は、存在したであろうことが推定されているだけの仮説上での大陸でしかない。

注釈

(一)^ イジェクタ層︵ejecta︶とは、隕石が地球に衝突した時に飛散した物質が降り積もってできた地層のこと。なお片仮名表記では、エジェクタ層と表記される場合もある。一見、ただの地層に見えるのだが、このイジェクタ層には幾つかの特徴が存在する。例えば、地球の表面付近にイリジウムなどの比重の重い元素はほとんど含まれないが、このイジェクタ層にはしばしばイリジウムが比較的豊富に含まれることがある︵これをイリジウム異常と言う。︶など、元素の存在比に特徴があったりする。また例えば、一見火山灰が堆積したような地層に見えることがあっても、明らかに衝撃を受けて飛散したと見られる粒子︵衝撃変成作用を受けた鉱物︶が含まれていたりすることがあるなど、地層を構成する粒子にも特徴があったりする。ちなみに、恐竜が絶滅した頃の地層に存在するイジェクタ層は有名であり、これが恐竜の絶滅の原因が隕石衝突によるものだったという説の根拠の1つとなっている。

出典

(一)^ ^abcd "Supercontinents" enotes.com Science. p.1、p.2

(二)^ ^abcdZegers, TE; Ocampo, A (Third International Conference on Large Meteorite Impacts; Nordlingen; Germany; August 5-7, 2003) "Vaalbara and Tectonic Effects of a Mega Impact in the Early Archean 3470 Ma." p.1

(三)^ 川上 紳一、東條 文治 ﹃図解入門 最新地球史がよくわかる本﹄ p.153 秀和システム 2006年3月15日発行 ISBN 4-7980-1260-2

(四)^ Byerly, Gary R; Lowe, Donald R; Wooden, Joseph L; Xie, Xiaogang (2002). "An Archean Impact Layer from the Pilbara and Kaapvaal Cratons"︵ピルバラクラトンとカープバールクラトンから見つかった太古代のイジェクタ層︶ Science 297 (5585): 1325-7. doi:10.1126/science.1073934. PMID 12193781

(五)^ ^abErickson, Jon (1993). "Craters, Caverns and Canyons - Delving Beneath the Earth's Surface" p.27 ISBN 0-8160-2590-8

(六)^ Lowe, Donald R; Byerly, Gary R (January 1986). "Early Archean silicate spherules of probable impact origin, South Africa and Western Australia"︵アフリカ大陸南部とオーストラリア大陸西部で見つかった、ほぼ隕石衝突が起源と断定できる、太古代初期にできた珪素質の小球︶ Geology (Geological Society of America) 14 (1): 83. doi:10.1130/0091-7613(1986)14<83:EASSOP>2.0.CO;2

(七)^  Erickson, Jon (1993). "Craters, Caverns and Canyons - Delving Beneath the Earth's Surface" p.90 ISBN 0-8160-2590-8

(八)^  "Paleogeography: Paleogeology, Paleoclimate, in relation to Evolution of Life on Earth" p.2 Posted 12/30/2008 at 11:58:00 PM.

参考文献

●Dann, J., M. J. de Wit, S. H. White, and E. Zegers. (1998) "Vaalbara, Earth's oldest assembled continent? - A combined. structural, geochronological, and paleomagnetic test."︵バールバラ大陸は、地球最古の超大陸なのか？ - その構造・放射年代・古磁気の調査を統合した解説︶

●Wingate, M.T.D. (1998) "paleomagnetic test of the Kaapvaal-Pilbara (Vaalbara) connection at 2.78 Ga."︵バールバラ大陸を形成していたカープバールクラトンとピルバラクラトンとの関係 - 27億8000万年前の古地磁気学的調査に基づいた解説︶ South African Journal of Geology; December 1998; v. 101; no. 4; p.257 - p.274 Australian National University, Research School of Earth Sciences, Canberra, Australia

●川上 紳一、東條 文治 ﹃図解入門 最新地球史がよくわかる本﹄ 秀和システム 2006年3月15日発行 ISBN 4-7980-1260-2

●Bailey, R.C., Cruden, A.R., and B. Nitescu. (2006) "Crustal structure and implications for the tectonic evolution of the Archean Western Superior craton from forward and inverse gravity modeling." Tectonics, vol.25