Middle Permian tectono-sedimentary history with biotic reaction of the Southern Kitakami Terrane, northeast Japan

本論文は、ペルム紀末の大量絶滅に先行した中期ペルム紀（Guadalupian）の生物危機を扱う。Guadalupianには、多くの海生の殻をもつ底生生物群（例：bryozoans、brachiopods、gastropods、bivalves、trilobites、fusulmes）が大きな損失を被ったことが指摘されており、その要因として海洋無酸素（oceanic anoxia）、気候の振動（climatic oscillations）、テクトニクスに誘発された古地理（palaeogeographic）の再編、火山活動（volcanism）などが提案されてきたものの、因果関係の解釈は依然として論争的である。著者は、絶滅を「環境変化によって新たに形成された生息環境に生物が適応できない」という生態学的な帰結として位置づける。これを踏まえ、本研究の目的は、日本北東部の南部北上山地（Southern Kitakami Massif；Southern Kitakami Terrane）における中期ペルム紀の堆積環境の変遷とそれに伴う生物の応答を記載し、活動的大陸縁（active-margin）という場における環境史と生物史を結びつけた復元を行うことである。狙いは全球的な機構を直接解明することではなく、Guadalupianの絶滅期に関係する局地的な生物相の交代が、テクトニクス—堆積（tectono-sedimentary）の変化とどのように関係しうるかを示す詳細な事例を提供する点にある。

上八瀬（Kamiyasse）地域では、中期ペルム紀の層序は下位から順にHoso-o Formation、Kamiyasse Formation、Kurosawa Formationに区分される。Hoso-o Formationは、河川系の影響を受けた上部斜面（upper-slope）〜外側陸棚（outer-shelf）の環境を記録し、植物遺骸が豊富であることにそれが反映されている。これに重なるKamiyasse Formationでは顕著な環境転換が認められ、その基底はCapitanianの基底とおおむね同時期とされる。このユニットは、断層に関連したテクトニック盆地（fault-related tectonic basins）内の複雑な堆積物供給源から形成されたと解釈され、tuffaceous sand layersの存在は、volcano-tectonic activationと整合する信頼できる証拠として提示される。角礫化した造礁サンゴ（brecciated reef corals）や膠結した腕足類（cemented brachiopods）を含む崖錐（talus）堆積物は、近傍に浅く硬質基盤（hard-substrate）の生息環境があったことを示し、こうした供給源の近接（juxtaposition）が、Kamiyasse Formationで見かけ上「混合した動物相（mixed fauna）」が生じる理由として用いられる。Kurosawa FormationではHoso-o Formationに似た環境へ戻るが、生物遺骸はより少なく、構成もより単調である。Kurosawa Formation基底部のみに産する腕足類Spiriferella sp.は、冷たく流れの速い水（cool, swift-water）条件を示すとされ、著者は、テクトニックな活性化（およびおそらくtransgression）が陸側域への冷水の湧昇／流入（cool-water upwelling/inflow）を促進し、底生群集に被害を与えた可能性を提案する。Kurosawa Formation基底にある比較的厚いリズミカルなラミナをもつ砂岩（rhythmically laminated sandstone）は、このような冷たく速い流入の堆積学的表現と解釈され、その結果生じる生態学的ストレスが、このテレーンにおけるGuadalupian絶滅の局地的シナリオとして妥当であると提示される。

本研究は、南部北上山地の上八瀬地域に分布する中期ペルム紀層序について、層序区分とfaciesに基づく解釈に立脚している。著者は、堆積学的指標（例：推定された斜面—陸棚環境、河川影響、リズミカルなラミナをもつ厚い砂岩）および組成的証拠（例：同時期の火山性供給を支持するものとしてのtuffaceous sand layers）を用いて、3つのformationにわたる堆積環境を対比する。生物内容は環境のproxyであると同時に群集変化の指標として用いられる。すなわち、豊富な植物遺骸は陸源供給と結びつけられ、角礫化した造礁サンゴと膠結した腕足類は、近傍の浅い硬質基盤環境に由来して再堆積した崖錐（reworked talus）として扱われ、Spiriferella sp.の分布はKurosawa Formation基底の冷たく速い水を推定するために用いられる。アプローチは実験的というより統合的であり、テクトニック盆地の発達、堆積物供給源、推定される水塊（water-mass）の変化を、化石の産出量および群集の性格の変化として観察されるシフトへ結びつけることを目指す。時間枠づけとしては、Kamiyasse Formation基底をおおむねCapitanian基底に位置づけている。

本論文は、中期ペルム紀のSouthern Kitakami Terraneにおけるvolcano-tectonic activationが、生息環境の再編成と、その後の環境ストレスという二段階を通じて、底生生態系へ影響した可能性が高いと結論づける。第一に、断層に関連した盆地発達と火山性供給が、空間的に不均質な堆積環境と幅広い底生生息環境を作り出し、著者はこれがGuadalupian絶滅に先立つ多様化を支えうると示唆する。第二に、その後の新しいテクトニック環境への移行が（海水準のtransgressionによって増幅された可能性も含めて）、盆地内への冷たく流れの速い水の流入（または湧昇）を可能にしたと提案される。この条件は、Spiriferella sp.およびKurosawa Formation基底のラミナ状砂岩から推定される。こうした冷却と流動エネルギーの増大は底生生物に損傷を与えるものと解釈され、したがってSouthern Kitakami TerraneにおけるGuadalupian絶滅の局地的表れを説明する有力な機構とされる。本研究の意義は、活動的大陸縁という具体的な事例研究として、tectono-sedimentaryな進化と生物応答を結びつけ、Guadalupian絶滅の要因をめぐる広範な議論に対して環境史の観点を提供する点にある。同時に、全球的因果関係が依然として争点であることも認めている。

本論文には、明確な今後の研究計画や、展望に特化した節は提示されていない。

この研究は、ペルム紀の終わりに起きた最大級の大量絶滅の少し前、中期ペルム紀(ペルム紀の中ほどの時代区分です。この研究では、後の大絶滅に先立つ環境変化と生物の減少を調べる対象になります。)のGuadalupian(中期ペルム紀の中でも特定の時代区分です。この時期に海の殻をもつ生物が大きく減ったとされ、原因が議論されています。)に起きた生物の危機を調べています。この時期には、海の底にすむ殻をもつ生き物たちが大きな打撃を受けたことが知られています。その原因として、海の酸素不足や気候変動、地形や海の配置の変化、火山活動(マグマが噴出して火山灰や溶岩が供給される活動です。堆積物の性質を変えたり、海の環境に影響したりします。)などが考えられてきましたが、どれがどのように絶滅につながったかはまだ意見が分かれています。
著者は、絶滅を「環境が変わって新しい住み場所になったとき、生き物がそれにうまく適応できなかった結果」としてとらえています。そこで本研究では、日本の北東部にある南部北上山地(日本北東部にある山地で、研究対象の地層が分布します。中期ペルム紀の環境変化を詳しく追える場所として重要です。)の上八瀬地域を対象に、中期ペルム紀の海の環境がどう変わったか、そして生き物がそれにどう反応したかを整理し、地殻変動が活発な場所での環境の歴史と生物の変化を結びつけて説明することを目的としています。世界全体の原因を直接決めるというより、局地的な生物の入れ替わりが地殻変動と堆積環境(砂や泥などがどんな場所・条件でたまったかを示す考え方です。海の深さ、水の流れ、陸からの供給などを復元する基礎になります。)の変化とどう関係しうるかを、具体例として示す研究です。

上八瀬地域の中期ペルム紀(ペルム紀の中ほどの時代区分です。この研究では、後の大絶滅に先立つ環境変化と生物の減少を調べる対象になります。)の地層は、下からHoso-o Formation、Kamiyasse Formation、Kurosawa Formationの3つに分けられます。
Hoso-o Formationは、川からの影響を受ける海の斜面から陸棚の環境でできた地層で、植物の破片などが多いことからも、陸からの供給が大きかったと考えられます。
その上のKamiyasse Formationでは、はっきりした環境の変化が見られ、始まりの時期はCapitanian(Guadalupianの中のさらに細かい時代区分です。地層の年代を合わせるときの重要な目印として使われます。)の始まりとだいたい同じと考えられています。この地層は、断層(地層や岩盤が割れてずれた構造です。断層の活動は盆地をつくったり地形を変えたりして、堆積環境に直接影響します。)と関係してできた盆地の中で、さまざまな場所から運ばれた堆積物がたまってできたと解釈されます。また火山灰を含む砂の層が見つかることから、この時期に火山活動(マグマが噴出して火山灰や溶岩が供給される活動です。堆積物の性質を変えたり、海の環境に影響したりします。)と地殻変動が活発だった可能性が高いと示されます。さらに、砕けたサンゴや固まって付着した腕足類などを含む崖のふもとの堆積物があり、近くに浅くて岩が露出したような環境があったことが示唆されます。こうした異なる環境が近い距離に並んでいたため、Kamiyasse Formationでは一見「いろいろな環境の生き物が混ざったような化石の集まり」ができたと考えられます。
Kurosawa Formationでは、環境自体はHoso-o Formationに近い状態に戻りますが、化石の量は少なく、種類の組み合わせも単調になります。この地層のいちばん下だけに出る腕足類のSpiriferella sp.(腕足類の一種で、この研究では冷たく流れの速い海水環境を示す指標として使われています。特定の条件でだけ見つかることが、環境変化の証拠になります。)は、冷たく流れの速い水の環境を示すとされます。著者は、地殻変動の活発化（さらに海面上昇も関係した可能性）によって、冷たい海水が盆地内に流れ込んだり湧き上がったりして、海底にすむ生物に強い負担を与えた可能性を提案しています。Kurosawa Formationの下部にある、厚くて規則的な層の模様をもつ砂岩も、冷たく速い水の流入を示す地層の特徴だと説明されています。

研究の中心は、上八瀬地域の地層を詳しく観察し、地層の重なり方と岩石の特徴から堆積環境(砂や泥などがどんな場所・条件でたまったかを示す考え方です。海の深さ、水の流れ、陸からの供給などを復元する基礎になります。)を読み取る方法です。著者は、斜面から陸棚の環境だったこと、川の影響があったこと、規則的な薄い層が見られる厚い砂岩があることなどの「堆積の手がかり」と、火山灰を含む砂の層などの「物質の証拠」を組み合わせて、3つの地層それぞれの環境を比べています。
また化石については、環境を推定する手がかりであると同時に、生物群集がどう変わったかを見る材料として使っています。植物遺骸の多さは陸からの供給の強さ、砕けたサンゴや固着した腕足類は浅い場所から崩れて再びたまった堆積物、Spiriferella sp.(腕足類の一種で、この研究では冷たく流れの速い海水環境を示す指標として使われています。特定の条件でだけ見つかることが、環境変化の証拠になります。)は冷たく速い水を示すものとして解釈されています。

この研究は、中期ペルム紀(ペルム紀の中ほどの時代区分です。この研究では、後の大絶滅に先立つ環境変化と生物の減少を調べる対象になります。)の南部北上山地(日本北東部にある山地で、研究対象の地層が分布します。中期ペルム紀の環境変化を詳しく追える場所として重要です。)では、火山活動(マグマが噴出して火山灰や溶岩が供給される活動です。堆積物の性質を変えたり、海の環境に影響したりします。)と地殻変動の活発化が、海底の生物に大きく影響した可能性が高いと結論づけています。まず、断層(地層や岩盤が割れてずれた構造です。断層の活動は盆地をつくったり地形を変えたりして、堆積環境に直接影響します。)に関係する盆地の形成や火山由来の堆積物の供給によって、場所ごとに違う多様な環境が生まれ、多様な海底の住み場所ができたことで、生物の多様化を支えた可能性があります。次に、その後のテクトニクス(地殻が動いて、山脈の形成や断層活動、盆地の形成などが起こる仕組みのことです。地形と堆積環境を変える根本要因になります。)の変化（海面上昇が関係した可能性もある）によって、冷たく流れの速い水が盆地に入りやすくなり、それが海底の生物に強いストレスとなって、生物が減る方向に働いたというシナリオが示されます。
意義は、世界的な原因がまだ決着していない中で、活動的大陸縁(大陸の端がプレートの沈み込みなどで地震や火山活動が起きやすい地域のことです。環境変化が起こりやすく、生物への影響も大きくなります。)という具体的な場所の詳細な記録から、「地殻変動と堆積環境(砂や泥などがどんな場所・条件でたまったかを示す考え方です。海の深さ、水の流れ、陸からの供給などを復元する基礎になります。)の変化」と「生物の変化」を結びつけて説明し、Guadalupian(中期ペルム紀の中でも特定の時代区分です。この時期に海の殻をもつ生物が大きく減ったとされ、原因が議論されています。)の絶滅を考えるための重要な事例を提供した点にあります。

本論文では、今後の研究計画や展望をまとめた節は特に示されていません。