New Carboniferous (Moscovian) Konzentrat-Lagerstätte (Brymbo Fossil Forest, UK)
本論文は、北ウェールズのブリンボ化石森林を、その層序、地球化学的プロキシ、および2種の新たな固有種を含む並外れた化石保存状態を詳述することで、赤道付近の石炭形成熱帯雨林の古生態系を再構築するためのコンセントラート・ラゲシュテッテ（濃集層）として特徴付けている。
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人類が地球を歩むずっと前、遠い地質学的な過去において、惑星の気候と地理は今とは大きく異なっていました。カーボンフェラス紀（石炭紀）として知られる時代、現在のイギリスがある土地は赤道付近に位置していました。そこでは、空気は湿度と酸素に満ち、河川のデルタや氾濫原に広がる鬱蒼とした熱帯雨林を支えていました。これらの古代の森には、現代のオークやパインのような姿ではなく、巨大な鱗を持つシダ植物（クラブモス）や、竹に似たトクサのような姿をしたそびえ立つ樹木が存在していました。これらの植物が死ぬと、泥の多い酸素の乏しい沼地や河川へと落ちていきました。水中に酸素がなかったため、通常の腐敗プロセスが停止し、植物は堆積物によって素早く埋没することができました。数百万年にわたり、この埋没した有機物は、後に産業革命の燃料となる石炭層へと変化していったのです。科学者たちは長い間、石炭やその中に見つかる化石を研究してきましたが、その知見の大部分は、掘り起こされて本来の文脈から移動してしまった岩石によるものでした。これらの古代の生態系がいかに生き、いかに死んだのかを真に理解するためには、研究者は化石が落ちたまさにその場所、それらを埋めた泥や砂の層の中に保存された状態で見る必要があるのです。
北ウェールズにあるブリンボ・フォシル・フォレスト（Brymbo Fossil Forest）と呼ばれる遺跡は、まさにこの稀有な機会を提供しています。数十年間、この場所は産業と重機が支配する場所である大規模な製鉄所の拠点でした。1990年に製鉄所が閉鎖されると、その敷地は放置されていましたが、土地を再生するための新しいプロジェクトが始まりました。その作業中に、科学者チームと地元のボランティアたちが、産業の廃墟の下に埋もれていた隠された宝物、すなわち、ほぼ完全な形で残された古代の歴史の一片を発見したのです。この発見により、この場所は、研究者が目の前でリアルタイムに化石が掘り出される様子を見ることができる、過去へのユニークな窓へと変貌を遂げました。現在、このサイトは特別な科学領域として保護されており、地質学者、学生、そして地元のコミュニティメンバーが集まり、岩石とその中に含まれる生命を研究するトラストによって管理されています。
この遺跡からの新しい研究は、ブリンボ・フォシル・フォレストが単なる古い植物の集まりではなく、「コンセントラート・ラゲルシュテッテ（濃集産地）」として知られる特定の種類の地質学的宝物であることを明らかにしています。平易に言えば、これは、非常に多くの保存状態の良い化石が一箇所に蓄積している場所であることを意味します。研究者たちは、依然として成長していた場所で地面に立ったままの、300を超える化石化した樹木の切り株を発見しました。また、サイドライト（鉄炭酸塩）と呼ばれる鉱物で作られた、硬く丸い岩石である「結核」も数千個見つかっています。これらの結核の中では、化石は薄い膜のように平坦になるのではなく、数百万年前と同じように直立した三次元の状態で保存されています。チームはこれまでに5,000個以上のこれらの岩石を開封しており、その50パーセントから60パーセントには、植物や動物の保存状態の良い遺骸が含まれています。
この森がいかにして埋まったかという物語は、岩の層そのものに刻まれています。研究者たちは、2つの石炭層の間に挟まれた約14メートルの厚さを持つ堆積物のシーケンスをマッピングしました。彼らは、この森が一斉に死んだのではないことを突き止めました。その代わりに、一連の洪水によってゆっくりと変容していったのです。まず、穏やかな洪水が細かい泥の層を堆積させ、シダ植物などが繁茂する湿地環境を作り出しました。時間が経過するにつれ、洪水はより激しくなり、森林を通り抜ける粗い砂と水を運び込んできました。これらの強力な急流は樹木をなぎ倒し、立ち枯れた幹を砂の中に埋め込み、鉄分を豊富に含む結核を形成するための完璧な条件を作り出しました。急速な埋没が鍵となりました。これにより植物や動物は空気から遮断され、地下水のミネラルが周囲で結晶化し、上部にある土の重みによって繊細な構造が押しつぶされるのを防いだのです。
数千もの植物化石の中から、研究者たちはこれまで見たことがない2つの新種を発見しました。一つは一種のシダ植物であり、もう一つは現代のカニやエビの近縁種である小さな甲殻類です。これらの生物を、他の破片と混ざり合うことなく、本来の生息地で見つけることは、科学者たちに、当時の森がどのような姿をしており、誰がそこに住んでいたのかという、より鮮明なイメージを与えてくれます。また、研究では高度なテクノロジーを用いて、化石を壊すことなく内部を観察しました。特殊なX線スキャンを使用することで、チームは巨大なクラブモスの枝の、詳細な3Dデジタルモデルを作成しました。このデジタル再構成により、木の葉にある小さな突起など、以前は知られていなかった微細な特徴が明らかになりました。これらは樹木の生殖システムの一部であった可能性があります。このレベルの詳細さは、肉眼や単に岩の表面を見るだけでは不可能でした。
研究はまた、鉄の岩石の化学組成を詳しく調べ、それらがどのように形成されたかを理解しようとしました。研究者たちは、結核が2つの明確な段階を経て成長したことを発見しました。まず、地表近くの有機物の周囲に鉄分を豊富に含む鉱物の層が急速に形成され、化石をその場に固定しました。その後、より深い地下に埋没するにつれて、マグネシウムを豊富に含む別の種類の鉱物が残りの隙間を埋めました。この複雑な歴史は、これらの岩石を用いて古代の気候を推測する際に、科学者が注意深くあるべきであることを示唆しています。なぜなら、ミネラルは時間の経過に伴う変化する条件の物語を伝えているからです。しかし、これらの岩石の存在は、古代の森の水が塩水ではなく淡水であったこと、そして環境が化石を保存するためのミネラルを生み出すのに必要な有機物に富んでいたことを裏付けています。
ブリンボ・フォシル・フォレストは、科学とコミュニティの間の協力関係の証として立っています。かつての産業衰退の跡地は、あらゆる年齢層の人々が地球の深い歴史を学ぶことができる、教育と発見の中心地となりました。研究者たちは、このサイトが、イギリスでは滅多に不可能な、年間を通じて継続的な発掘と研究が可能であるという点でユニークであると強調しています。伝統的な発掘作業と現代のテクノロジーを組み合わせることで、チームはこれらの古代の熱帯雨林に関する私たちの理解を書き換えています。彼らは、カーボンフェラス紀が、季節や洪水の律動とともに森林が隆盛と衰退を繰り返した、ダイナミックな変化の時代であったことを示しました。新種の発見と景観の詳細なマッピングは、北ウェールズの石の中に保存された、人類が誕生するずっと前に存在した世界の、鮮やかで立体的な肖像を描き出しています。
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