Permian spicular chert from the east of Mt. Asahi-dake, Itoigawa City, Niigata Prefecture, Japan

生物起源チャート（放散虫や海綿動物を主な起源とする珪質の堆積岩）は、日本列島のペルム紀およびジュラ紀の付加体における主要構成要素であり、その岩相学的特徴は繰り返し記載・比較されてきた。これに対し、これらの付加体から得られる孤立した珪質の海綿骨針（spicules）に関する証拠基盤は限られており、日本では放散虫研究が広範に進展し、ペルム紀〜ジュラ紀の放散虫生層序帯（biozonation）が確立しているにもかかわらず、公表された画像や詳細な記載は比較的少ない。こうした不均衡を踏まえ、著者らは2021年8月の共同野外調査で、新潟県糸魚川市の朝日岳（Mt. Asahi-dake）東方に新たに見出したspicular chert（骨針に富むチャート）の露頭を報告する。本論文の主目的は、このチャートから回収された孤立した珪質骨針（少数の放散虫を伴う）を記載し、本産地における骨針の産状と形態についての基礎的な記載情報を提供するとともに、他のペルム紀珪質層序との比較を後押しすることである。

チャート試料（IT21080602b）からは豊富な珪質骨針と、ごく少数の放散虫が得られた。骨針はHFでエッチングした岩石表面と抽出残渣の双方で優占し、特にmonaxonが多く、style、strongyloxea、oxea、strongyleを含む一方、anadiaeneは稀であった。残渣中にはtetractineおよびcritriactineも一般的に認められた。エッチング面では、多くの骨針が層理面に平行に配列していたが、著者らは層理面内での明瞭な卓越配向は観察しなかった。残渣から得られた放散虫は、溝状の腕（grooved arms）と全体形態に基づき、Blome and Reed (1992) の解釈（sensu）によるQuinqueremis sp. aff. Q. robustaと同定された。ただし本論文では、同様の一般形が先行研究で海綿骨針として扱われた例があること、また本資料では保存状態が悪いこと（例：台形状部が穿孔していないように見え、棘が欠如する）から、解釈上の不確実性があると述べている。Quinqueremis sp. aff. Q. robustaおよび類似標本の既報の産出範囲に基づき、著者らは本試料の年代をCisuralian–Guadalupian（前期〜中期ペルム紀）である可能性が高いと推定した。既報のペルム紀骨針群集と比較すると、本試料はcritriactineを含み、oxyasterまたはpolyaxonを欠く点が特徴であり、より広域での比較の必要性が動機づけられる。

野外試料採取は、蛇紋岩（serpentinite）の分布域として図示された範囲内で、白子地沢（Shirakochizawa）川と瀬戸（Seto）川の間の登山道沿いに露出する、小規模で塊状に見える赤褐色（red-ocher）のチャート露頭を対象とした。微化石抽出のため、岩石試料を室温（約20–30 °C）で約24時間、約5%のフッ化水素酸（hydrofluoric acid: HF）に浸漬した。得られた残渣を洗浄し、54 µmメッシュのふるいで粒径分画したのち、十分量の画分を光架橋型封入剤（photocrosslinkable mounting medium；GJ-4006, Gluelabo Ltd.）を用いて作製済みスライドに封入した。化石はまず透過光顕微鏡下で観察・撮影した。追加の乾燥残渣は実体顕微鏡で観察し、選別した殻（tests）をSEMスタブに載せ、金蒸着して走査電子顕微鏡（scanning electron microscopy: SEM）で撮影した。HFエッチングした岩石表面も金蒸着し、低真空条件下でSEM観察を行い、骨針のin situでの産状と配向を記録した。骨針の形態用語および記載的（非リンネ式；non-Linnaean）分類は、先行する海綿骨針研究、とりわけBoury-Esnault and Rützler (1997) の慣例に従った。検討資料（HFエッチング岩石、スタブ、スライド）は、Fossa Magna Museumにカタログ番号FMM06445–FMM06447として収蔵した。

本研究は、朝日岳東方にペルム紀のspicular chertが存在することを記録し、光学顕微鏡およびSEM観察に基づいて、その孤立骨針群集について初の記載を提供する。Quinqueremis sp. aff. Q. robustaの産出に基づくCisuralian–Guadalupianの推定年代は、堆積物を前期〜中期ペルム紀に位置づけるが、著者らは保存上の制約と、溝のある放散虫の腕（grooved radiolarian arms）を特異な骨針形態と区別するうえでの分類学的曖昧さを明示的に認めている。より広い地質学的文脈では、ペルム紀spicular chertは秋吉帯（Akiyoshi belt）でよく知られており、著者らは、当該地域のペルム紀チャートを飛騨外縁帯（Hida-Gaien belt）に帰属させた過去の地質図があるにもかかわらず、現時点の知見に基づけば新たに見出された赤色のspicular chertは秋吉帯に「おそらく（presumably）」属すると主張する。本成果は、朝日岳周辺において秋吉帯に帰属しうるペルム紀spicular chertの産出を示唆する証拠として提示される。確認可能な秋吉帯の露頭は産地から北東へ10 km以上離れて報告されており、また一部の既存地質図では朝日岳周辺に秋吉帯の分布が示されていないため、この発見は主として地域の地質図作成（regional mapping）上重要であり、日本の付加体におけるペルム紀の海綿骨針記録の文書化を改善する点でも意義がある。

著者らは、追加検討を要する未解決課題をいくつか挙げている。第一に、骨針群集の組成（monaxonが卓越し、critriactineとtetractineが多く、anadiaeneは稀）は、現生のdemospongesとhexactinellidsに基づく分類と比較可能であるものの、これらの基準を本資料に適用しても海綿動物のグループ帰属を確定できないため、より多くの比較データが必要である。第二に、本群集はcritriactineを含み、oxyasterまたはpolyaxonを欠く点で、既報の一部のペルム紀骨針産出例と異なるため、複数地域にわたる追加研究と、ペルム紀の珪質岩に関する体系的比較が求められる。第三に、チャートの詳細な野外での産状は未解明である。露頭は蛇紋岩分布域内に位置するが、周辺ユニットとの関係は不明確である。著者らは、朝日岳周辺のペルム紀チャートの広がりと産状を明らかにし、それに応じて地質図を更新するための追加野外調査を提案している。これは、近傍でペルム紀型のコノドント（Permian-type conodonts）の可能性がある赤色チャートが報告されていること、ならびに同地域に相当量のペルム紀チャートが存在する可能性とも整合的である。

生物起源チャート(放散虫や海綿動物など、シリカでできた微小な生物の残骸が海底にたまり、固まってできた堆積岩です。付加体の研究でよく出てきて、地層の年代や海の環境を考える手がかりになります。)は、放散虫(海にすむプランクトンの一種で、シリカの殻を作ります。種類ごとに生きた時代が限られることが多く、地層の年代決定に役立ちます。)や海綿動物など「シリカ（主に二酸化ケイ素）でできた生き物のかたい部分」がたくさん集まってできた堆積岩で、日本のペルム紀(古生代の終わりごろの地質時代で、約2億9900万年前から約2億5200万年前までを指します。岩石や化石の年代を議論するときの基準になります。)やジュラ紀(中生代の地質時代で、約2億100万年前から約1億4500万年前までを指します。付加体や海洋の堆積物の研究でよく使われます。)の付加体(海洋プレートが大陸側に沈み込むとき、海底の堆積物などがはぎ取られて陸側に積み重なってできた地質体です。日本列島の成り立ちを理解するうえで重要です。)ではとてもよく見られる岩石です。チャートそのものの特徴は何度も研究されてきましたが、チャートから取り出せる海綿動物の骨針だけを詳しく調べた研究は少なく、写真や細かい説明もあまり多くありません。
そこで研究者たちは、2021年8月の調査で新潟県糸魚川市の朝日岳の東側で新しく見つけた、骨針が多いチャートの露頭(地層や岩石が地表に現れて観察できる場所です。地質調査では、露頭から試料を取り、地層の重なりなどを読み取ります。)を報告しました。この論文の目的は、そのチャートから回収した「海綿動物の骨針（少しだけ放散虫も含む）」を観察して、どんな形の骨針がどのように含まれているかを基礎から整理し、ほかのペルム紀の珪質(主に二酸化ケイ素（シリカ）からなる性質のことです。放散虫や海綿骨針がシリカでできるため、チャートなどの岩石の特徴を説明する際に大切です。)（けいしつ）岩との比較研究につなげることです。

チャート試料からは、たくさんの珪質(主に二酸化ケイ素（シリカ）からなる性質のことです。放散虫や海綿骨針がシリカでできるため、チャートなどの岩石の特徴を説明する際に大切です。)骨針と、ほんの少しの放散虫(海にすむプランクトンの一種で、シリカの殻を作ります。種類ごとに生きた時代が限られることが多く、地層の年代決定に役立ちます。)が見つかりました。骨針は、酸で表面を少し溶かした岩石の面でも、岩石を処理して残った粒（残渣(岩石を酸などで処理したあとに残る粒の集まりです。この中から微化石を探して観察します。)）でも多く見られました。とくにmonaxon(海綿骨針の形の分類で、基本的に「一本の軸をもつ棒状」の骨針です。海綿動物のグループ推定や群集の特徴づけに使われます。)というタイプが多く、style(monaxonの一種で、まっすぐな棒状で端が丸く鈍いタイプです。骨針の種類を区別する代表的な形です。)、strongyloxea(monaxonの一種で、ややふくらみがあり、端が鈍いタイプです。骨針の形の違いを表す用語です。)、oxea(monaxonの一種で、棒状で端が細くなるタイプとして扱われます。骨針の多様性を示すために使います。)、strongyle(monaxonの一種で、両端が丸い棒状のタイプです。多くの海綿で見られ、群集比較の指標になります。)が含まれていました。一方でanadiaene(骨針の一種で、棒状の部分から枝のような部分が出る形をします。出現の有無が海綿群集の特徴を考える材料になります。)は少数でした。また残渣の中にはtetractine(4本の突起をもつ可能性がある骨針タイプです。骨針のタイプの組み合わせから、どんな海綿が関わったかを考える手がかりになります。)やcritriactine(同じ平面上に3本の突起をもち、表面にらせん状の模様が見られる骨針タイプです。特定の報告例との比較に役立つ特徴的な骨針です。)もよく見つかりました。
岩石表面の観察では、多くの骨針が地層の面（層理面(堆積物が積み重なってできた「層」の境目の面です。化石や粒の並び方を調べると、堆積したときの状況を推測できます。)）に平行に並んでいましたが、層理面の中で「ある方向にそろって向く」というはっきりした傾向は確認できませんでした。
残渣から出た放散虫は、腕の部分の溝などの特徴からQuinqueremis sp. aff. Q. robusta(Quinqueremisという属に近く、Q. robustaに「よく似ている」と判断された放散虫の呼び方です。年代推定に使える一方で、骨針と見分けにくい場合があり注意が必要です。)と判断されました。ただし、似た形のものが過去には海綿骨針(海綿動物の体を支える、針のような小さな骨格です。種類や形が多く、海の環境や生物の情報を残すことがあります。)として扱われた例があることや、今回の標本は保存が悪く特徴がはっきりしない点もあり、判断には不確実さがあると述べています。
それでも、Quinqueremis sp. aff. Q. robustaが報告される時代の範囲にもとづき、この試料はCisuralian–Guadalupian(ペルム紀の前半（前期〜中期）にあたる時代区分です。この範囲に出る化石にもとづいて地層の年代を推定します。)（前期〜中期ペルム紀(古生代の終わりごろの地質時代で、約2億9900万年前から約2億5200万年前までを指します。岩石や化石の年代を議論するときの基準になります。)）の可能性が高いと推定されました。さらに、既報のペルム紀の骨針群集と比べると、この試料はcritriactineを含み、oxyasterやpolyaxonが見られない点が特徴で、広い地域での比較が必要だと示しました。

試料は、蛇紋岩(かんらん岩などが変化してできた岩石で、緑っぽい色になりやすい特徴があります。付加体や断層帯などで見られ、周囲の地質を考える重要な手がかりになります。)が分布するとされる地域の中で、白子地沢川と瀬戸川の間の登山道沿いにある、赤褐色で小規模なチャート露頭(地層や岩石が地表に現れて観察できる場所です。地質調査では、露頭から試料を取り、地層の重なりなどを読み取ります。)から採取しました。微化石を取り出すために、岩石を約5%のフッ化水素酸に室温で約24時間つけ、残った粒を洗って54µmのふるいで大きさをそろえました。その一部をスライドに封入し、光学顕微鏡で観察・撮影しました。
さらに別の残渣(岩石を酸などで処理したあとに残る粒の集まりです。この中から微化石を探して観察します。)を実体顕微鏡で見て化石を選び、金でコーティングしてSEM(走査電子顕微鏡のことで、表面の細かい形を高倍率で立体的に観察できます。骨針や放散虫の細部の記録に欠かせません。)で撮影しました。岩石表面（酸でエッチング(酸などで表面を少し溶かして、内部の構造や化石を見えやすくする処理です。骨針が岩石中でどう入っているかを観察するのに役立ちます。)した面）も金でコーティングしてSEMで観察し、骨針が岩石の中でどのように入っているか（in situ(化石などが「岩石の中にもともとあった状態のまま」で観察されることです。運ばれてきたのか、その場で堆積したのかを考える助けになります。)）や並び方を記録しました。骨針の形の呼び方や分類は、海綿骨針(海綿動物の体を支える、針のような小さな骨格です。種類や形が多く、海の環境や生物の情報を残すことがあります。)研究でよく使われる方法に従いました。資料はフォッサマグナミュージアムに保管されました。

この研究は、朝日岳の東側にペルム紀(古生代の終わりごろの地質時代で、約2億9900万年前から約2億5200万年前までを指します。岩石や化石の年代を議論するときの基準になります。)のspicular chert(海綿骨針が特に多く含まれるチャートのことです。普通のチャートより「骨針が目立つ」点が特徴で、海綿動物の記録として価値があります。)があることを示し、顕微鏡観察にもとづいて、その場所の孤立した骨針群集を初めて詳しく記載しました。放散虫(海にすむプランクトンの一種で、シリカの殻を作ります。種類ごとに生きた時代が限られることが多く、地層の年代決定に役立ちます。)Quinqueremis sp. aff. Q. robusta(Quinqueremisという属に近く、Q. robustaに「よく似ている」と判断された放散虫の呼び方です。年代推定に使える一方で、骨針と見分けにくい場合があり注意が必要です。)にもとづく年代推定は前期〜中期ペルム紀を示しますが、標本の保存が悪いことや、「溝のある放散虫の腕」と「特殊な形の骨針」を区別しにくい場合があることも、はっきり課題として示しています。
また地質学的には、ペルム紀のspicular chertは秋吉帯(日本の古い岩石や付加体が分布する地質帯の一つで、ペルム紀のチャートなどが知られています。今回のチャートがどの地質帯に属するかを考える中心になります。)でよく知られており、今回見つかった赤色のspicular chertも、現在の知見では秋吉帯に属する可能性が高いと述べています。周辺では秋吉帯の確実な露頭(地層や岩石が地表に現れて観察できる場所です。地質調査では、露頭から試料を取り、地層の重なりなどを読み取ります。)が離れた場所にしか報告されておらず、地質図によっては朝日岳周辺に秋吉帯が描かれていないこともあるため、この発見は地域の地質図をより正確にするうえで重要です。さらに、日本の付加体(海洋プレートが大陸側に沈み込むとき、海底の堆積物などがはぎ取られて陸側に積み重なってできた地質体です。日本列島の成り立ちを理解するうえで重要です。)におけるペルム紀の海綿骨針(海綿動物の体を支える、針のような小さな骨格です。種類や形が多く、海の環境や生物の情報を残すことがあります。)の記録を増やすという点でも意味があります。

今後の課題として、主に3点が挙げられています。
1つ目は、骨針の組み合わせは現生の海綿動物の分類と比べられるものの、それだけでは「どのグループの海綿動物か」を決めきれないため、比較できるデータを増やす必要があることです。
2つ目は、この群集がcritriactine(同じ平面上に3本の突起をもち、表面にらせん状の模様が見られる骨針タイプです。特定の報告例との比較に役立つ特徴的な骨針です。)を含み、oxyasterやpolyaxonを欠く点で、ほかのペルム紀(古生代の終わりごろの地質時代で、約2億9900万年前から約2億5200万年前までを指します。岩石や化石の年代を議論するときの基準になります。)の報告例と違うため、複数地域で追加研究を行い、ペルム紀の珪質(主に二酸化ケイ素（シリカ）からなる性質のことです。放散虫や海綿骨針がシリカでできるため、チャートなどの岩石の特徴を説明する際に大切です。)岩を体系的に比べる必要があることです。
3つ目は、露頭(地層や岩石が地表に現れて観察できる場所です。地質調査では、露頭から試料を取り、地層の重なりなどを読み取ります。)が小さく、周囲の岩石との関係もはっきりしないため、野外での詳しい産状の解明が必要なことです。研究者たちは、朝日岳周辺にペルム紀チャートがどの程度広がるのかを確かめ、地質図を更新するための追加調査を提案しています。