イギリスの島々の地質をどのように知ることができますか?

ホモ・エレクトス 約 4 分の 3 百万年前に初めて英国に到着し、動物の屠殺に使用される粗製のフリント ツールを作る能力をもたらしました。最後の氷河期の終わりに海面が上昇し、最終的に水没した大陸によって、イギリスがまだヨーロッパにつながっていた時代でした.

次の数千年にわたって、私たちは ホモ サピエンス ますます洗練されたツールを作るためのフリントを探して土地を歩き回った.また、武器用の金属、装飾用の金、ストーンヘンジのような宗教施設を建設するための石も探しました。石炭は、鉱石を製錬するだけでなく、石灰岩を燃やして土地を肥沃にし、安定した食糧供給を確保するためにも重要でした.

これらの資源を探している間に、そのような資産が見つかる可能性のある場所と、それらが存在する岩石の種類に関する土着の知識を蓄積しました。チョーク、石灰岩、花崗岩、砂岩、粘土、および他の多くの岩の種類は、おそらく非常に早い時期から認識されていました。しかし、化石を本当に理解するまでは、この知識を最大限に活用することはできませんでした.

1027 年、ペルシャの哲学者アヴェニカが初めて地質学の基本原理を概説しました。堆積層は順番に堆積し、最も古いものが下に、最も若いものが上にあると述べています。この「重ね合わせの法則」は、デンマークの科学者ニコラス・ステノによって 1669 年に完全に定式化されました。ステノは、水中に浮遊する粒子が底に落ちて水平層を作るときに地層が形成されると推論しました。水平からのずれは、後の擾乱によるものでした。ステノは、化石がかつて生物であったことを提案した彼の時代の唯一の自然主義者ではありませんでしたが、化石は地球の歴史のさまざまな瞬間における生命のスナップショットであると初めて主張しました。その後の何世紀にもわたって、多くの相反する理論がありましたが、これらの 2 つの原則が確立されると、化石が私たちに何を教えてくれるのかをより深く理解するための準備が整いました。

地下科学

産業革命の間、英国は国中を輸送するために大量の石炭と原材料を必要としていました。これにより、1700 年代半ばに大規模な運河建設の時代が始まりました。 1794 年、測量士のウィリアム・スミスはサマセット石炭運河の建設を監督していた。発掘は 1795 年 7 月に、約 3 km (1.8 マイル) 離れた 2 つの平行な谷に沿って西から東の方向に開始されました。発掘が進むにつれて、穏やかに沈む地層が 1 つずつ明らかになり、スミスは運河の一方の支流の層と他方の支流の層を比較することができました。これにより、彼は地層が置かれた順序を理解することができました。さらに、彼は、各層に「常に同じ順序で連続する」特徴的な一連の化石があることに気付きました。したがって、同じ化石一式を含む 2 つの地層は、数マイル離れていても一致させることができました。

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化石を関連付けるこの方法を使用して、スミスはバース周辺地域のチョーク (白亜紀) と石炭メジャー (石炭紀) の間にある 23 層の詳細を明らかにすることができました。彼の層序列は、国内のどこでも岩石を比較できる基準を提供したため、これは非常に大きな進歩であることが証明されました。以前は異なる名前が付けられていた地層が、同じものとして識別される可能性があります。スミスは、地層に異なる色を与えることで地層を表示する地図を作成できることに気付いたとき、1799 年に史上初の大縮尺の地質図を作成しました。彼はこのバースの地図に続いて、1815 年にイギリスの最初の地質図を作成しました。

スミスのアイデアは急速に広まりました。 1812 年までに、スミスが英国の地図を出版する前でさえ、冶金学者のデビッド・ムシェットはディーンの森の石炭盆地の地質学的断面図を作成していました。ムシェットは鉄と石炭を求めてフォレスト オブ ディーンにやって来て、彼の仕事はさまざまな炭層を関連付けていました。彼は、地域全体のボアホールで明らかになった地層から取得したデータを使用しました。これは、石炭と鉄を探すために掘削されたボアホールです。ボアホール データのこの初期の使用は、Mushet が、フォレスト オブ ディーンの石炭層の上にある岩石を、ウェールズ、ブリストル、およびサマセットの石炭盆地の上にある石炭と関連付けることもできることを意味しました。これにより、他の場所で石炭が見つかる可能性がある場所を予測することができました。

これらの進歩にもかかわらず、地質学はまだ幼児科学でした。当時、「化石」という言葉は、地球から掘り出されたものすべてを意味し、鉱物や考古学的人工物、有機化石が含まれていました。 「古生物学」という言葉は 1822 年まで造語されず、「科学者」という言葉が最初に出版されたのは 1834 年になってからでした。1804 年に英語で出版された化石に関する最初の本の 1 つを書いたとき、ジェームズ・パーキンソン (彼はまた、パーキンソン病) は、名前のない科学について書くことの難しさを訴えました.

地質学会

それにもかかわらず、主に石炭、鉄、その他の金属の需要により、地質学への関心が急速に高まっていました。 1807 年には、これがロンドンで世界初の地質学会の設立につながりました。目的の 1 つは、英国の富が地下にある場所を特定することであり、別の目的は、地質学的命名法を整理することでした。

国のすべての地域で、同じ岩石に異なる名前が付けられていたため、化石が含まれていない場合、2 つの岩石が同一であるかどうかを知ることは非常に困難でした。実際、化石は岩石の 15% にしか見られません。この目的のために、協会の初代会長であるジョージ・グリーナフは、地元の地域から地質情報を送るよう人々に呼びかけました。その後の 10 年間で、地図、岩石、地質学に関する詳細が全国から殺到しました。すべての資料を収容するために施設を 3 回移動する必要があった協会の成功は、このようなものでした!

地質学の黄金時代である 1830 年代の進歩は急速でした。 1840 年代までに、オルドビス紀を除いて、第三紀からカンブリア紀までのすべての地質時代が特定され、命名されました。 「期間」は地質学的時間の細分化であり、場所から場所への岩石と地質学的イベントの相互参照を可能にします。期間は時代にグループ化され、時代はイオンにグループ化されます。若い時代は、大部分が多数の化石を含んでいたため、ほとんど問題がなく、年代順を簡単に並べることができました。ただし、古い時代はより物議を醸していました。含まれる化石が少なかったため、互いに正確に位置を合わせるのが困難でした。さらに、古い岩石はしばしば変形したりひっくり返ったりしているため、元のシーケンスを理解することがより困難になっています.

1832 年、ヘンリー トーマス デ ラ ベッシュはデヴォンの地質調査を行いました。この作業は最終的に 1835 年に地質調査所を設立することにつながりましたが、それはデ ラ ベシュが大衆の恥をさらす前ではありませんでした。彼がデヴォンの地層をマッピングしている間、彼の同僚であるロデリック・マーチソンとアダム・セジウィックは同様にウェールズに従事し、それぞれシルル紀とカンブリア紀のシステムを確立しました。デボンの岩石はウェールズの岩石とほぼ同じ年代だと誰もが思っていました。しかし 1834 年、De la Beche が石炭紀の化石が石炭の中に埋もれているのを発見したとき、彼はシルル紀と考えていた岩石の真ん中に石炭紀の化石が埋め込まれていることを発見し、ウィリアム・スミスの石に含まれる化石を使用して岩石を順序付けたという理論は間違っているに違いないと宣言しました。マーチソンは、デヴォンシャーの地層を自分で調査したことがなかったにもかかわらず、攻撃に飛びつきました。これは、フィールドワークの有効性が理論的根拠に基づいて疑問視されるべきではないと信じていた De la Beche をひどく怒らせました。

マーチソンとセジウィックが 1836 年にデヴォンシャーの岩自体を調べたとき、デ ラ ベーシュが地図作成の誤りを犯したことがわかりました。実際、石炭鉱床はデヴォンシャー地層の中央ではなく最上部にあったため、石炭は石炭紀の最下部にあり、古いシルル紀の岩石の上にあるにちがいないと想定しました。これは不適合として知られています。 De la Beche は公に批判され、駆け出しの Geological Survey は早々に終了しそうになりました。しかし、議論はそこで終わりませんでした。 De la Beche は自分の過ちを認めざるを得ませんでしたが、石炭層と古いシルル紀の岩石の間に不一致はないと主張しました。不快なことに、マーチソンとセジウィックも不適合を特定できず、不適合がなかったことを認めなければなりませんでした。

デボンの難問

1840 年にマーチソンがデヴォンで見つかった石炭に似た層を発見し、明確なシルル紀と石炭紀の堆積物の間に位置するロシアまで、多くの議論と広範な調査が行われました。これにより、最終的に大デボン紀論争として知られるようになったものに終止符が打たれ、デボン紀と呼ばれる新しい期間の定義につながりました。それはまた、地質学の実践に根本的な変化をもたらし、層位学的指標としての化石の価値は疑問の余地なく確立されました.幸いなことに、Geological Survey はこの初期のトラウマを乗り切り、De la Beche が最初のディレクターになりました。 Geological Society と Geological Survey はどちらも今日も存続しています。

19 世紀後半までに、地質学者は岩石が個々の鉱物で構成されていることを認識し、岩石の種類を決定するのはこれらの鉱物の大きさと組成でした。火成岩、堆積岩、変成岩の 3 つの基本的なタイプがありましたが、地質学的マッピングがより洗練されるにつれて、より正確な分類が必要になりました。どのミネラルがどのくらいの量で存在するかを特定することが必要になりました.しかし、花崗岩などの岩石では肉眼で鉱物を見ることができましたが、玄武岩などの他の岩石は含まれる鉱物が非常に小さいため、分類が困難でした。

1860 年代まで、地質学者は岩石を粗い粉末に砕いて顕微鏡で調べていましたが、この方法で鉱物を特定するのはかなり大雑把で、比率を正確に測定することは非常に困難でした。岩石の体系的な識別が可能になったのは、顕微鏡下での鉱物の研究に偏光が適用されるまではありませんでした。

最初のステップは、ヘンリー ソービー (Henry Sorby) によって行われました。彼は、顕微鏡による調査のために、鉱物と化石の木材の薄片を用意しました。薄いセクションは、名前が示すように、透けて見えるほど薄い岩のスライスを研磨したものです。偏光顕微鏡でガラス片の間に置くと、岩片の各鉱物は異なる光学特性 (主に色と形状) を示し、非常に正確に識別するために使用できます。これにより、最終的に岩石を分類するための科学的方法が確立され、岩石を別の岩石と区別する私たちの能力が変化しました。

イギリス諸島の地質は、その多様性で有名です。ほぼすべての地質時代の岩石が見つかり、過去 2 世紀にわたってそれらをマッピングすることは、島の地質を理解する上で唯一最も重要な貢献でした。その後、1960 年代にプレート テクトニクスの理論が発展し、英国の複雑なテクトニクスの歴史が解明され始めました。過去 40 億年ほどの間、イギリスは世界中をさまよい、暖かい海と冷たい海、砂漠、熱帯の沼地、巨大な川、氷河作用、地震、火山噴火、大陸衝突、保存された生命の進化の記録を蓄積してきました。その化石で。その記録に関する私たちの知識は徐々に蓄積されてきましたが、今日でもまだすべてを理解していません.

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