北京の西に「化石山」があります。週末に子供を連れて化石掘りに出かけましょう〜

レビュアー: 馬志飛

地質科学ライター、上級エンジニア

門頭溝区は北京市の西丘陵地帯に位置しています。ここには、深く長い峡谷、曲がりくねった川、岩だらけの地下洞窟、緑豊かな高山草原、そして古代世界からの神秘的な使者、古生物学的化石があります。

地球上の生命の進化の数十億年の間に、長い期間にわたって最盛期と終焉を経験しながら、数え切れないほどの生物が現れては消えていきました。化石は、数十億年前の地球上の生命の荒野を垣間見ることを可能にします。化石をハンマーで叩くと、忘れ去られた過去が明らかになります。週末は「野生の探検家」に変身して、先史時代の生命の謎を探検しましょう。

化石を見つけるにはどうすればいいですか?私たちの旅の目的地は「化石山」がある門頭溝区君荘鎮恵嶼村です。自然界にはたくさんの岩石がありますが、どの岩石に化石が含まれているかをどのように判断するのでしょうか?

まずは岩石について知りましょう。地球上の岩石の種類は、火成岩、堆積岩、変成岩の3つのカテゴリに分けられますが、化石は堆積岩にのみ見つかります。堆積岩の形成は長いプロセスです。窪地や盆地に大量の残骸が堆積します。長期間の圧縮により固まり、硬い岩石になります。

堆積岩の形成過程の模式図 出典：Sohu

野生の堆積岩をどのように識別するのでしょうか?最も簡単な方法は、岩石が「層状」であるかどうかを確認することです。堆積岩は、千層のパンケーキを作るのと同じように、層ごとに積み重なって形成されるためです。そのため、堆積岩は典型的な層状構造を持ち、岩石の年代は「下層が古く、上層が新しい」ということになります。岩石が形成されるときに堆積環境が比較的安定しており、後の段階で圧迫されて損傷を受けていない場合は、岩石層は一般的に水平になり、岩石の層理をはっきりと見ることができます。

堆積岩が地層の源であることは明らかです。馬志飛

堆積岩の一般的な種類には、礫岩、砂岩、シルト岩、頁岩、石灰岩などがあります。門頭溝の化石は主に砂岩、シルト岩、頁岩の中に「隠れて」おり、約2億年から3億年前の石炭紀からペルム紀にかけて形成されました。頁岩は薄いシート状または薄片状の層状をしており、一般的に灰黒色で、硬度は比較的低いです。砂岩は破片の粒子の大きさによって、大きいものから小さいものまで粗砂岩、中砂岩、細砂岩などに分類されます。シルト岩の破片粒子のサイズは非常に小さく、主に0.0625〜0.0039mmです。一般的に言えば、堆積物が細かくなればなるほど、化石の保存に役立ちます。

出典: 人民教育出版の高校地理教科書

化石は、地質史における生物の遺骸、生命活動の痕跡、生物起源の残存有機分子などが岩石層に保存されて形成されます。化石は古代の生物に関する情報を記録しており、過去を振り返るための「タイムマシン」として機能します。本物そっくりの化石からは、恐竜の足跡、鳥の羽、魚の歯、葉脈などが見られます。数百万年、あるいは数億年経った後でも、なぜそれらはいまだに良好な状態で保存されているのでしょうか?

始祖鳥の化石の出所｜許俊波

動物や植物が死んだ後、空気に触れると、その軟組織は微生物によって急速に分解されることが知られています。一方、骨、歯、木の繊維などの硬い部分は保存されやすくなります。しかし、長期間の風化や浸食を受けると、硬い部分は徐々に消失してしまいます。

では、化石の形成にはどのような条件が必要なのでしょうか?

生き物が死んだら、すぐに埋めて、後で流されて地表に露出しないようにしなければなりません。生物の死骸が川や湖、沼などに落ち、周囲の堆積物に覆われて水中に埋もれ、瞬間的に空気が遮断されると、化石が形成される可能性が高まります。前述のように、堆積物は常に圧縮され、固まって岩石になります。圧力が大きすぎると、生物遺体の形状が変形してしまいます。したがって、生物の残骸は、圧縮と再結晶化が比較的小さい場合にのみ完全な化石を形成できます。

化石形成過程出典｜NDstudies.gov

化石の形成過程には化石化が必ず伴う。化石化とは、古代の生物の残骸、遺物、遺跡が物理的および化学的反応によって石のように硬くなるプロセスを指します。今日は、石化の3つの主なタイプを紹介します。

1.ミネラル充填効果。骨などの生物の硬い部分の中には、緩く多孔質になっているものもあります。気孔にはミネラルが詰まっており、硬い体は密度が高く、硬く、重く、骨格を形成します。

2. 変位効果。岩石中の鉱物が生物の残骸に浸透し、生物の構成物質と交換されます。長い年月が経つと、生物の成分は鉱物に置き換わり、化石になりますが、内部構造は変化しません。代表的な例としては、木に含まれる炭素元素がケイ素やカルシウムなどの元素に置き換わった化石木が挙げられますが、幹の形は​​そのままで、年輪もはっきりと見ることができます。

化石木の起源 |馬志飛

3. 炭化。岩石の形成中に温度と圧力が上昇し、生物が分解・蒸留され、揮発性の窒素、水素、酸素元素が放出され、比較的安定した炭素質の膜だけが残り、化石になります。

生命のさまざまな変遷を経て、動物の骨や植物の葉などが岩石と融合し、硬い化石になりました。その後、地殻変動の影響で化石を含む地層が地表に持ち上げられ、外力によって侵食されて露出し、発見されました。

化石発掘のスキルは、ついに待望の実践段階に到達しました。どうすれば化石を完璧に除去できるのでしょうか? 「仕事をうまくやりたかったら、まず道具を研がなければなりません。」まず、地質学用ハンマー、薪割りナイフ、ブラシ、手袋などの道具一式が必要です。地層断面を見つけたら、岩石層を上から下に向かって剥がしていきます。必要なのは頁岩層です。岩石を取り出して観察したら、まずは断面に化石があるかどうかを確認します。ある場合は、破壊しないようにしてください。縦断面では、岩石はいくつかの亀裂や隙間を伴って層状に重なっており、これを層状構造といいます。地層に沿って進むと、岩石を叩き割るのが最も簡単になり、化石が含まれる可能性が高くなります。次に、岩を地面に置き、できれば固定し、スプリッターの先端をベッドに押し込み、スプリッターのもう一方の端を地質ハンマーで叩いて、石板を分割します。

出典: ショッピングサイト

石板は多くの場合、複数の層に分割できます。層が割れるたびに、露出した表面に化石があるかどうかに注意してください。時には、一枚の石板の中に複数の化石が含まれていることもあります。化石が露出したら、ブラシを使ってほこりを優しく払い落とし、保管箱に入れて保存します。後で化石を修復する方法も学ぶことができます。エネルギーを無駄にするだけでなく、化石の完全性を損なうことになるので、誰もが化石を無差別に叩かないように注意する必要があります。

これらの典型的な化石について知っておきましょう。石嶼村の地層には、レプトカルプス、脈シダ、スズラン、輪葉、コダの木などの陸生植物の化石が多数含まれています。最後に、これらの驚くべき化石について詳しく見ていきましょう。

• 鱗茎植物: 鱗茎植物目、ヒカゲノカズラ綱の属。樹皮は鱗状で、幹の表面には菱形の葉が生えています。葉痕（葉が茎に付着する部分）は横菱形、斜四角形などであり、大きさは比較的均一である。

出典: 地球科学辞典

出典: 百度百科事典

• シダ植物: 真正シダ植物綱および種子シダ植物綱のマクロプテリギイ目に属します。枝葉は羽毛状に配置され、葉はシダ状になっています。シダの葉は形態の違いにより、櫛形シダ、楔形シダ、扇形シダ、葉脈シダなどに分類されます。

出典: 「中国の中生代における真正シダ植物の大型化石記録」

出典: 百度百科事典

• トキワマンサク：トキワマンサク目トキワマンサク綱トキワマンサク属に属し、トキワマンサクの葉の化石です。枝と葉は両側で対称で、葉は輪生状に配置され、最後の枝または最後の 2 つの枝の節に葉が放射状に配置されます。慧宇村では、東洋の渦巻き葉がよく見られます。各輪生には16～20枚の葉があり、葉の長さは比較的均一です。

Annularia vertebrata 出典: 「北京における石炭紀のヒカゲノカズラ化石の初発見」、Yin Jicai および Lü Linsu

生きているスギナ植物の起源丨百度百科

• アルンドフィラム：スギナ目、スフェノプサエフォルミス綱、アルンドフィラム属の植物です。植物体は高さ10～30メートルの樹木で、幹は明確に分節され、節間は縦方向の平行線で覆われています。枝葉は輪生し、地下茎は水平に伸びます。

車輪の刃と葦の木の修復画像出典: Wikipedia

木の幹の線の起源丨地球科学辞典

• コルダ：コルダ綱コルダ属の植物です。石炭紀とペルム紀に最も繁栄しました。それらのほとんどは、一般的に高さが 15 ～ 30 メートルの、細くて背の高い木です。葉は巨大で、一枚の葉の長さは最大1メートル、幅は20センチ近くになり、表面には多数の平行な葉脈があります。

出典: 地球科学辞典

出典: Wikipedia

本日の「宝探しアドベンチャー」も終了となります。皆さんも、約 3 億年前の化石を自ら採掘して、古代世界の生命のコードを解読する機会が得られることを願っています。化石を集めるということは、忘れられないタイムトラベルを集めることを意味します。