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高校2~高校3年生 (16-18歳)

地学 地質時代と環境 わかりやすく

Geological Time & Environment

地球が生まれた約46億年前から現在までを、生物の大きな変化をもとに先カンブリア時代、古生代、中生代、新生代に分けます。 そのうち先カンブリア時代が約88%を占め、化石がたくさん見つかるようになる古生代以降は12%あまりにすぎません。 古生代と中生代、中生代と新生代の境界は大量絶滅と重なり、古生代には三葉虫、中生代には恐竜とアンモナイト、新生代には哺乳類が栄えました。 図の上の帯は46億年を実際の比率で、下の帯は最近の5億4100万年を拡大して描いているので、時代を切りかえながら各時代の長さとその中で起きた大量絶滅をくらべられます。

46億年をどう分けるか

⏳ 地質時代を分ける基準
①地質時代は、地層と化石に残る生物の大きな変化をもとに分ける
②先カンブリア時代 → 古生代 → 中生代 → 新生代の順で、あとの三つをまとめて顕生累代という
③古生代と中生代の境界（約2億5200万年前）と、中生代と新生代の境界（約6600万年前）は大量絶滅と重なる
④先カンブリア時代と古生代の境界（約5億4100万年前）は大量絶滅ではなく、殻や骨格をもつ動物の化石が急に増えるカンブリア紀の始まりである

実際の比率で見た地質年代表

古生代
💡 図から読み取ること
①上の帯では先カンブリア時代が約88%を占め、古生代・中生代・新生代は右端のせまい帯に集まっている
②下の帯はその帯を拡大したもので、古生代は約2億9000万年、中生代は約1億9000万年、新生代は6600万年続いている
③5回の大量絶滅のうち、オルドビス紀末・デボン紀後期・ペルム紀末は古生代に、三畳紀末・白亜紀末は中生代に起こり、ペルム紀末と白亜紀末の大量絶滅がそれぞれの時代を終わらせた
④新生代は地球の歴史の1.4%にすぎず、現生人類が現れたのは約30万年前なので、地球の歴史を1日にたとえると真夜中の約6秒前のできごとである

化石と放射年代測定

化石の種類

示準化石と示相化石
区分示準化石示相化石
目的地層の年代決定堆積当時の環境推定
生存期間短い（特定時代のみ）長い（長期間）
分布範囲広い（全世界）狭い（特定環境）
例三葉虫（古生代）、アンモナイト・恐竜（中生代）、貨幣石（新生代）サンゴ（あたたかく浅い海）、シダ（あたたかく湿った陸）
放射年代測定
t = T½ × log₂(N₀/N)
半減期（T½）、はじめの量（N₀）、残っている量（N）から、岩石ができてからの時間を求める
半減期の概念
1半減期:50%残る → 2:25% → 3:12.5%
C-14 の半減期は5730年（約5万年以内の有機物）、U-238 の半減期は約45億年（古い岩石）

5回の大量絶滅

5大絶滅

顕生累代の5回の大量絶滅
オルドビス紀末（約4億4300万年前）
氷河が広がり、海水面と水温が下がった
海の生物種の約85%が絶滅
デボン紀後期（約3億7200万年前）
海の酸素不足（無酸素化）
海の生物種の約75%が絶滅
ペルム紀末（約2億5200万年前）
シベリアの大規模な火山噴火 → 急激な温暖化と海の酸性化
海の生物種の最大約96%が絶滅（史上最大）
三畳紀末（約2億100万年前）
パンゲアが分裂しはじめたときの大規模な火山活動
生物種の約80%が絶滅
白亜紀末（約6600万年前）
小惑星の衝突 + デカン高原の大規模な火山活動
生物種の約75%が絶滅（恐竜をふくむ）

例題と過去問で確認

例題 1
ある岩石中の放射性元素が最初の量の1/4しか残っていない。この元素の半減期が7,000万年なら岩石の年代は？
1
半減期ごとに放射性元素の量は半分になる。1/4は(1/2)²で、半減期2回分に当たる。
2
半減期2回 = 7,000万年 × 2 = 1億4,000万年。
▸ 1億4,000万年（半減期2回）
残った量が1/2、1/4、1/8なら、半減期を1回、2回、3回へたことになる。残った割合から半減期の回数を出し、それに半減期をかける。
例題 2
地層の年代を決めるのに使う化石と、堆積したときの環境を推定するのに使う化石を、それぞれ何というか。
1
生存期間が短く分布が広い化石は特定の時代だけに生息したため、地層の年代決定に使われる（示準化石）。
2
生存期間が長く、特定の環境にだけすむ生物の化石が出れば、堆積したときの環境を推定できる（示相化石）。
▸ 年代 → 示準化石 / 環境 → 示相化石
示準化石は短く生きて広く分布したものほど、示相化石はせまい環境にかぎられたものほど役に立つ。
模試タイプ
化石と年代測定についての説明として正しいものは？
①示相化石は地層の年代決定に最も適する
②示準化石は生存期間が短く分布が広いほど良い
③放射性元素は半減期が1回過ぎるとすべて消える
④半減期が短い元素ほど古い岩石の測定に適する
⑤半減期が1回過ぎると元素の量は1/4に減る
▸ ② 示準化石は生存期間が短く分布が広いほど良い
1
示準化石は特定の時代を正確に示す必要があるため、生存期間が短く多くの地域に広く分布するほど良い。
2
地層の年代は示準化石が決め（①）、放射性元素は半減期ごとに半分になるだけで消えず（③）、古い岩石には半減期の長い元素が適し（④）、半減期1回で量は1/2になる（⑤）。

総まとめ

地質時代の核心
先カンブリア時代（約88%）→ 古生代（三葉虫）→ 中生代（恐竜・アンモナイト）→ 新生代（哺乳類）
生物の大きな変化で時代を分け、示準化石と放射年代測定で地層の年代を決める
🎯 試験ポイント
①示準化石は生存期間が短く分布が広いので、地層の年代を決めるのに使う
②示相化石は生存期間が長く特定の環境にだけすむので、堆積したときの環境を推定するのに使う
③放射年代測定は半減期を使い、C-14 は5730年、U-238 は約45億年である
④ペルム紀末の大量絶滅が史上最大である
⑤白亜紀末の大量絶滅で恐竜が消えたあと、新生代に哺乳類が栄えた
⑥先カンブリア時代は地球の歴史の約88%を占める
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最終更新

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