「白亜紀の世界」が再び現れる？山東省の恐竜足跡化石群ではどのような発見がありましたか?

制作：中国科学普及協会

著者：孫家峰、陳樹清（諸城恐竜文化研究センター）

プロデューサー: 中国科学博覧会

山東省は白亜紀には恐竜の楽園でした。膠来盆地の諸城と莱陽地域には、多数の恐竜の骨と恐竜の卵の化石が保存されており、そのほとんどは白亜紀後期に集中しています。諸城は世界最大かつ最も豊富な恐竜化石群が発見されたことで有名です。莱陽市は、恐竜の化石が世界で最も早く発見され、最も豊富な化石が埋もれている地域の一つです。

白亜紀前期の恐竜の骨格化石の中でも、特に有名なものとしては、蒙陰で発見された中国初の竜脚類恐竜ディスコストカスプスや、莱陽で発見された少数のプシッタコサウルスの化石があります。さらに、山東省には恐竜の足跡の化石が豊富にあります。その中には、山東省沂樹断層帯（諸城・君南・臨樹・潭城線）沿いで、白亜紀前期後期の非常に見事な恐竜の足跡化石群が発見された。その規模は中国でも海外でも珍しい。これは恐竜の地質学的遺跡の驚異と言え、重要な科学的研究価値を持っています。

1. 宜樹断層帯の恐竜の足跡

強い圧力や張力により、特定の場所では地殻が割れ、その割れ目が断層（または亀裂）として表面に現れます。断層は単独で現れることはなく、集団で現れ、特定の方向に沿って分布する断層帯を形成します。断層帯の活動はしばしば地震を引き起こし、人々に深刻な災害をもたらします。

小さな断層、大きな断層は数百、数千キロメートルに及ぶこともある

(画像出典: geograph)

沂樹断層帯は、わが国の有名な「譚鹿断層帯」の延長線上にある。山東省の一部は、おおよそ沂河と舒河の間に位置していることから沂樹断層帯とも呼ばれています。沂樹断層帯は、延長が長く、規模が大きく、深く切り込まれ、活動期間が長い複雑な断層帯です。原生代に形成され、現在も活動を続けています。それは私の国における重要な地震地帯です。

譚鹿断層帯の分布図。最初に発見されたとき、科学者たちはそれが山東省の潭城から安徽​​省の廬江までしか広がっていないと考えていた。しかし、その後、中国国内だけで2,400キロメートル以上にも及び、北東はオホーツク海まで広がっていることがわかった。沂樹断層帯は山東省にある断層帯の一部です。

（画像出典：Li L、Shen W、Sui S、他「Tanlu断層帯下地殻厚と2層H-κ積層に基づくそのテクトニック意義[J]」。地震科学、2021年、34(1):47-63。）

現地地質調査により、中生代沂樹断層帯（白亜紀後期～前期）の上部下部白亜紀の大勝層群には、少なくとも8つの恐竜足跡群が保存されていることが判明しており、その中には沂樹断層帯の北部にある諸城市張竹河湾村と唐地市古庄村の2つの恐竜足跡化石遺跡、中部の君安の1つの恐竜足跡化石遺跡、中部と南部の臨樹の2つの恐竜足跡化石遺跡、南部の潭城・東海の3つの恐竜足跡化石遺跡が含まれている。沂樹断層帯には南から北まで合計650以上の足跡がある。

(画像出典: Journal of Palaeogeography)

2. なぜ恐竜の足跡を研究する必要があるのでしょうか?

恐竜の足跡化石の研究を通じて、恐竜自体の生理学的構造特性や習性に関する情報だけでなく、恐竜が生息していた地域の環境特性についても知ることができるからです。

恐竜の足跡が保存されているかどうか、またその質や深さは、恐竜自身の身長、体重、歩行速度に関係するだけでなく、表面の物質の組成、乾燥度、湿り気、粘性にも深く関係しています。通常、水分含有量が多く、粒子サイズが細かく、粘度が高い表面に残される足跡は深くなり、逆もまた同様です。ただし、水分が多すぎたり、細かすぎたり、粘着性が強すぎたりしてはいけません。水分が多すぎたり、薄すぎたりすると、保存できず、すぐに水に流されたり、崩れたり踏みつけられたりして埋もれてしまいます。粘着性が強すぎると、残った足跡が変形し、識別が難しくなります。しかし、乾燥しすぎてもいけません。そうでないと足跡が全く残らなくなってしまいます。つまり、恐竜の足跡の保存条件は比較的厳しく、多すぎても少なすぎてもいけないのです。

第二に、恐竜の足跡は残された後、すぐに堆積物に埋もれ、化石化によって岩石に形成されたはずです。その後、地殻が隆起し、差別風化（凹状の足跡を残した岩石が、その後の被覆層とは異なる岩相であることが必要）を経て、足跡が露出し、人々によって発見されました。このような状態の表面は、一般的に湖岸、海岸、河川敷に出現し、さざ波、泥のひび割れ、雨痕などと共存することが多い。

波紋は波の動きによって岩の表面に残される構造です。現代の波紋は、川や湖、海岸などでよく見られます。現在も残る波紋は、この地の以前の環境が川辺、湖畔、あるいは海辺であったことを反映しています。

岩層に保存された波の痕跡

(画像出典: Wikipedia)

乾燥亀裂（泥亀裂とも呼ばれる）と呼ばれる多角形の亀裂は、河川の浜辺、湖岸、海岸の泥質堆積物によく見られます。これらは、堆積物が固まる前に水面上に露出し、太陽光にさらされることで水分の蒸発と体積の収縮を引き起こすことによって発生します。これは地層が水面にさらされており、気候が乾燥して暑いことを反映しています。

現代の泥のひび割れ

(画像出典: Wikipedia)

岩層に保存された泥の亀裂

(画像出典: Wikipedia)

雨痕は、雨滴が固まっていない泥や砂質堆積物の表面に落ちたときに形成される円形または楕円形の窪みです。

山東省沂樹断層帯の下部白亜紀に見られる典型的な恐竜の足跡の種類

1—恐竜の足跡、ジュナン2 - 竜脚類の足跡、諸城市石橋鎮唐堤格荘村。 3—タンチェンの東にある竜脚類の足跡。 4—臨潭、後店子村の西にある足跡。 5—獣脚類の足跡6—鳥脚類の足跡7—鳥脚類の足跡8—鳥脚類と獣脚類の足跡

(画像出典: Journal of Palaeogeography)

山東省束河地溝帯の下部白亜紀足跡発達セクションに関連するさまざまな構造

1-4 泥亀裂、起源は君南方頭山地質公園、丹城馬陵山清泉寺、丹城馬陵山清泉寺、丹城東です。丹城東、林樹基山、林樹基山、淳南地質公園では 5 ～ 8 個の波紋が発生します。褐色シルト岩の9つの生物掘削孔、起源は湛城東

(画像出典: Journal of Palaeogeography)

恐竜の足跡化石や化石が保存されている岩石層の状態を分析することで、恐竜が当時生息していた地域の環境や気候の特徴を推測することができ、恐竜の骨化石研究の不足部分を補うことができます。恐竜の骨の化石とその地層の堆積特性は恐竜の死後の埋葬環境を反映し、恐竜の足跡の化石は恐竜が生きていたときの環境を反映しているため、両者は互いに補完し合い、恐竜の生存から死-埋葬-岩石形成までの全プロセスを共同で構築することができます。

沂樹断層帯には足跡化石遺跡が多く存在し、分布が広く地層も多く、足跡の数や足跡を残した恐竜の種類も豊富です。束河断層帯の恐竜の足跡は、大勝層群の田家樓層で発見された。地質年代は1億1千万年前から1億年前で、白亜紀後期に属する。恐竜の足跡は一般的に凹状の跡で、主に竜脚類恐竜が残し、次いで鳥脚類、獣脚類が残ります。足跡のほとんどは、さざ波、泥の割れ目、雨痕などの発達した堆積構造を持つ細砂砂岩の堆積層に保存されており、当時の各足跡地点の環境が浅い湖の浜辺またはデルタ前線であったことを示しています。この場所は時々洪水になり、時には水にさらされます。恐竜は海岸の堆積物に多数の足跡を残し、水の流れも海岸の堆積物に波紋を残しました。水が引くと、それまでに形成された足跡や波紋が表面に露出し、乾燥して固まり、海岸堆積物の表面に泥の亀裂が形成されました。水位が再び上昇すると、乾燥した足跡、泥の割れ目、波紋は水によって運ばれた新しい堆積物（水の力学はそれほど強くはないはず）によって覆われて保存され、その後続成作用の段階に入り、数億年後にようやく私たちに発見されました。

さらに、これらの恐竜の足跡から恐竜の体の構造や行動特性を推測することもできます。恐竜が歩くとき、隣接する 2 つの足跡間の距離は「1 歩」と呼ばれていました。同じ足跡の隣接する足跡間の距離は「複合ステップ」と呼ばれていました。連続した足跡は「足跡」と呼ばれていました。潭城の北には、21個の巨大な竜脚類の足跡からなる巨大な足跡道があり、そのうち1つの足跡の直径はほぼ100cm（下図のa*）で、蘭州南西部の陽果峡の下部白亜紀河口群にある中国最大の竜脚類の足跡化石に次ぐ大きさである可能性があります。足跡を残した恐竜の大きさを、腰の高さが足の直径の 4 倍に等しいという計算に基づいて復元すると、足跡を残した恐竜の身長は少なくとも 4 メートルあったことになります。腰の高さと体長の比率が約1:4であることから、恐竜の体長は約16メートルと算出されます。

沂樹断層帯で発見された竜脚類の足跡の大きさは様々で、発見された後ろ足の直径は最大のもので約100cm（Tancheng）で、最小のものでも33cmを超えない。しかし、鳥脚類の足跡の長さはそれほど変化せず、一般的には 30 cm から 30 cm の範囲です。恐竜の足跡の歩幅と腰の高さの比（つまり、歩幅SLと腰の高さhの比、SL/h）は、恐竜の歩行速度を計算し、恐竜の歩行状態を示すために使用できます（SL/h < 2.0はゆっくり歩く、2.0 < SL/h <2.9は速歩、SL/h > 2.9は走る）。この方法と原理に従って、束河裂谷地帯の大勝グループの足跡データを計算した結果、足跡を残した恐竜のほとんどは散歩状態であったことがわかり、足跡を残したこれらの恐竜は生息地にいたことが推測されました。

3 つの竜脚類恐竜の足跡 (a、b、c)。柱状骨は中国で2番目に大きい竜脚類の足跡である可能性があり、潭城の北清泉寺で発見されました。

(画像出典: Journal of Palaeogeography)

3. 伊樹断層帯に沿って恐竜の足跡が分布しているのはなぜですか?

では、なぜ沂樹断層帯にこれほど多くの恐竜の足跡化石が分布しているのでしょうか?地質学的データによれば、白亜紀前期後期以降、沂樹断層帯の基盤が強く引き伸ばされ、断層が生じ、丘陵に囲まれた湖が形成された。この時期、湖の面積は最大であった。断層帯に沿った地域は長い湖岸で、豊かな植生と適した気候に恵まれた開けた湖原に囲まれており、恐竜を含むさまざまな生物が生息しています。多数の恐竜の足跡の発見は、白亜紀後期の沂樹断層帯の生態系が優れており、特に恐竜の生存に適していたことを裏付けるものであり、沂樹断層帯に沿って複数の恐竜の足跡化石遺跡が分布することになった。

(画像出典: Journal of Palaeogeography)

山東省の白亜紀前期の足跡化石遺跡の多くは、中国東部の白亜紀前期の恐竜動物相の生存進化、古生態、古環境を研究するための条件と重要な新資料を提供しています。白亜紀は恐竜の動物相が徐々に拡散していった時代であり、現代の動物相の起源と拡散にとっても重要な時代でした。

近年、科学者たちは東アジアの白亜紀の陸上生物相、特に白亜紀前期の熱河生物相について広範な研究を行ってきました。白亜紀初期の熱河生物群で発見された毛深い恐竜、哺乳類、翼竜、原始的な鳥類、魚類、昆虫、初期の被子植物の化石はすべて骨などの物理的な化石に基づいていますが、対応する足跡の化石は比較的まれです。例えば、河北省北部と遼寧省西部の宜県層では 2 例しか発見されていません。一方、中国東部の山東省では白亜紀前期の恐竜の骨格化石は比較的少なく、プシッタコサウルスも少数しか見つかっていないが、恐竜、翼竜、鳥類の足跡化石は多く、主に白亜紀前期の莱陽層群下部と大勝層群上部の2つの地層で発見されている。山東省に保存されている多数の恐竜の骨と卵の化石は、主に白亜紀後期に集中しているが、白亜紀前期の恐竜の足跡の発見は、骨の化石の不足を補っている。