アプチアン–アルビアン古気候事象のための新しい年代層序学的フレームワーク

古い岩石が時間を語るとき

地球の古い気候史を時計の秒針のように読み取れると想像してください。本研究は、恐竜が闊歩し地球がほぼ氷のない状態だった約1億2000万〜1億年前の白亜紀前期の2000万年にわたる期間について、まさにそれを実現します。単一のイタリアの掘削コアを地質学的な時計に変え、酸素が欠乏した海洋や火山活動の噴出、海面変動といった劇的な世界規模の事象が実際にいつ起き、どれくらい続いたのかを特定しました。その精緻な時期決定は、地球の気候システムがどれだけ速く変化し得るか、そしてなぜそうなるのかを理解する助けになります。

海面上昇と不安定な海洋の世界

アプチアン–アルビアン期は高海面、活発な火山活動、そして海洋の通路が変わる時代でした。大陸が分裂し新しい海底が形成されるにつれて、南大西洋や南方海域が開き、世界の海面が上昇して海流が再編されました。このゆっくりしたテクトニクス背景に重ねて、地球の太陽周回軌道の変化に起因する短期の気候変動が生じました。海洋はよく酸素が供給された状態と、深海が酸素不足になり有機物豊富な暗色泥岩＝“黒色頁岩”を残す時期とを交互に経験しました。これらのいわゆる海洋無酸素事象（OAE 1a〜1d）は、火山活動の噴出、降雨と流出の変化、そして底泥の多くを作る微小有孔虫などのプランクトンの転換と同時に起きました。

イタリア心臓部にある自然のアーカイブ

研究者たちは、テチス海の一部であったウンブリア–マルケ盆地のポッジョ・レ・グアイネ（PLG）コアに着目しました。このコアは最新のバレミアンから前期セノマニアンにかけてほぼ連続した記録を保存し、4つの主要な無酸素事象に加え、白亜紀海洋赤色堆積層と呼ばれる7つの異常な赤色堆積間層を捕えています。層を一つ一つ追うと、白く酸素豊富な石灰岩から、低酸素条件下で堆積した暗い黒色頁岩、より酸化的な水中で形成された赤茶色の層へと変化していることがわかります。これらの層に含まれる化石プランクトンや炭酸塩藻類は、断面を詳細な生物帯に区分することを可能にし、白亜紀層の年代決定に世界的に広く用いられています。

地球の軌道を宇宙のメトロノームとして使う

PLGの堆積物を高精度の時計に変えるために、チームは数センチごとに磁化率と異常残留磁化（ARM）の2つの磁気特性を測定しました。これらの信号は、どれだけの微細な磁性鉱物が海底に運ばれ、時間とともにどのように変化したかを追跡します。高度なスペクトル解析を行うと、両方の記録に地球の軌道周期、特に非常に安定した40万5000年の「長離心率」サイクルに一致する明瞭なリズムが現れました。これらのサイクルを精度良く計算された軌道解と整合させ、数か所の精密に年代決定された火山灰層および重要な磁極反転（Chron M0r）に固定することで、著者らは約200万年の誤差ではなくおよそ20万年の不確実性で約2000万年にわたる天文調整年代モデルを構築しました。

黒色頁岩、赤色層、気候変動の時期を特定する

この軌道時計を手にして、本研究は白亜紀前期の多くの代表的事象の年代を再設定し精査しました。最も顕著な無酸素事象であるOAE 1aは約113万年続き、約1億1950万年前に始まり、オスミウム同位体に記録された長期の火山活動のピークと一致していました。OAE 1bは約270万年続き、その中には数十万年から数百万年未満の5つの短い副事象があり、いくつかは火山活動に密接に関連し、他は強いモンスーンと流出に結び付いていました。OAE 1cおよび1dはより長く数百万年規模の地域的無酸素のエピソードであることが示されました。これらの暗色間層の間や周辺には、より酸素が供給された底層水を記録する赤色堆積層が含まれます。その時期は、単なる温度変化だけでなく軌道サイクルや長期の海洋循環変化によって変調されていたことを示唆します。

地質学の暦の書き換え

新しいフレームワークはまた、白亜紀層の年代決定に使われる多くの化石指標帯の年代と寿命を明確にします。アプチアン階は約700万年、アルビアン階は約1280万年続いたと評価され、これは現行の地質時代表と大筋で整合しますが、個々の生物帯については重要なシフトがあります。バレミアン–アプチアン境界を特徴づけるChron M0rとして知られる磁極反転は、現在約43万年続いたと推定されています。火山の噴出、モンスーン駆動の変化、黒色頁岩の堆積、および赤色堆積層の期間を同じ精密な時間軸に結び付けることで、この研究は深部地球のプロセス、軌道によるペーシング、および海洋化学の間に密接な結びつきがあることを明らかにしました。

気候変動理解への含意

専門外の読者にとっての主要なメッセージは、地球の気候と海洋は大陸分裂や軌道変化のような比較的ゆっくりした背景変化に対しても、迅速に、しかも繰り返し応答し得るということです。火山からのガス放出、降雨パターンの変化、そして進化する海洋通路が白亜紀前期の気候を温室寄りに押しやった一方で、より冷涼な間氷期や海中の酸素濃度の劇的な変動も生み出しました。本研究はアプチアン–アルビアンのこれまでで最も詳細な時間枠を構築することで、かつてはぼんやりしていた図を高精細のタイムラインへと変えました。これにより、過去の温暖な世界における原因と結果をより正確に比較できるようになり、今日の急速な気候変化が海洋や生物圏にどのように波及するかを評価する能力が向上します。

引用: Ramos, J.M.F., Savian, J.F., Franco, D.R. et al. A novel chronostratigraphic framework for the Aptian–Albian paleoclimate events. Sci Rep 16, 5862 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35714-z

キーワード: 白亜紀前期の気候, 海洋無酸素事象, 天文年代学, 白亜紀の赤色堆積層, ポッジョ・レ・グアイネ（コア）