10億年分の地層がない？！　地質学者を悩ませるグランドキャニオンの謎（3）

前回までの記事でグランドキャニオンで10億年分の地層が消失していることと、それだけではなく全世界的に同様の現象が散見されることをお話ししました。この理由は一体何なのでしょうか？現在いくつかの説が唱えられています。

地層不整合の原因

説1　スノーボールアース

最大で10億年の地層年代が消滅した理由については、現在の地球の氷河期にヒントを得たという見方があります。例えば、現在地球上で2番目に大きな氷の塊であるグリーンランド氷床は、グリーンランドの80％、約170万平方キロメートルを覆っています。

川と同じように、氷河も動いていますが、その速度はとてもゆっくりです。氷河が動くと、氷の下の地表が徐々に洗い流され、これが何万年、何百万年と続くと、やがてこの浸食によって大きな岩石層が流されてしまいます。

スノーボールアース説は、地球が巨大な雪の塊であった時代にグリーンランド氷河の浸食の過程が、地球表面全体にも適用されていたとするものです。

米国ニューハンプシャー州のダートマス大学地球科学科のCブレンヒン・ケラー助教授らの研究チームは、約7.17億年前に始まり約5.8億年前に終わった先カンブリア時代の氷河期は、地表で厚さ3000〜5000メートルの岩層を動かす能力があり、層序に見られる大きな角度不整合を説明できます。

説2　超大陸の分裂

また、ロディニア超大陸の影響で10億年分の岩石層が消滅したのではないかという説もある。 現在の南極大陸東部、インド、シベリア、中国、南米や北米の大部分と、アフリカの一部を組み合わせた、太古に存在した超大陸で、約10億年前に形成された後、徐々に分裂し、7億5000万年前に崩壊しました。

この説によれば、ロディニア超大陸は2億年の間、生命のない広大な丘陵地のような姿をしており、生命はまだそれを取り囲む広大な海洋に限られていたことになります。そのため、10億年前の岩石層が侵食されてほとんど何もない状態になってしまったのです。

説3　岩盤層の消失は、単一の事象によるものではない

最新の説では、10億年前の岩盤層が消失する可能性は2つしかないとされている。それは岩石の堆積がなかったか、あるいはすべての岩石が取り除かれたか、あるいはその両方かということです。

カナダ北東部のハドソン湾を囲む、古代の岩石が露出した大きな円盤「カナディアン・シールド」の科学者による最近の研究が、重要な発見をもたらしました。

この研究に携わったコロラド大学地質科学科のレベッカ・フラワーズ准教授は、BBCとのインタビューで、「グランドキャニオンの岩石の浸食はスノーボールアースの氷河期の前に起こり、カナディアンシールドはスノーボールアースの氷河期の間か後に起こったようだ」と述べています。

この表明は、地質学的記録におけるこの大きな分裂は、単一の現象ではなく、ほぼ同時期に発生しているため1つの大きな分裂に見えますが、少なくとも2つの小さな分裂であることを示唆しています。

2021年のはじめに、またしても驚くべき発見があった。それはパウエルの決定的な遠征からちょうど150年後、フラワーズと彼女の同僚は、独自の調査を行うためにグランドキャニオンに戻ってきました。グランドキャニオンから消えた10億年前の岩石も、同時に消えたのではなく、何億年もかけて何回かに分けて消えた可能性があることを発見し、驚きを隠せませんでした。

もし、失われた2つの岩石が本当に無関係であれば、その層の消失はスノーボールアースのような異常な出来事によって引き起こされたものでは全くないことを示唆するものです。この場合、地質学的な過程によって地殻が大きく押し上げられた可能性があると、フラワーズ氏は指摘しています。おそらく氷河の侵食もなく、地殻が劇的に上昇した後の高度のため、堆積物が岩石に定着しにくく、この時期には岩石層がほとんど存在しない可能性があるということです。

一つの未解決の謎

しかし、地層に大きな角度の不整合があることについては、まだ決定的な答えが得られていません。専門家は、結論を出すにはもっと多くのデータが必要だと強調し、議論は続いています。しかし、この状況はまもなく覆されるかもしれません。

グランドキャニオンの層序学に携わるカリフォルニア大学サンタバーバラ校の地質学教授、フランシス・マクドナルド氏は、「主なゲームチェンジの技術の1つは熱年代学と呼ばれる技術である」と語りました。これは、岩石が形成されてからの温度変化を測定することで、岩石の歴史を推測するものです。

「この技術はこの岩石がいつ失われたかという記録を取り出すための手がかりを与えてくれた」とマクドナルド氏は語りました。

マルシェック氏は次のように説明しました。「例えば、ある花崗岩を年代測定して1億年前のものだと結論づけた人がいたとして、それはたいてい花崗岩がマグマから冷えて固体になった時期のことを指しています」

「熱年代学では、岩石が形成された時期ではなく、岩石が地表に押し出された時期を大まかに測定することで、太古の昔に地球の奥深くで起こった未知の出来事について多くのことを明らかにすることができるのです」

地球にはまだどんな秘密があるのでしょうか。それは明らかにされて初めて私たちはその謎の答えを知ることができるでしょう。

（翻訳・志水慧美）