高校地学基礎 示準化石と示相化石—年代と環境の手掛かりを分けて考える｜武蔵野個別指導塾

化石の生存期間から堆積時期を絞り、生息条件から当時の環境を考えます。自作資料を使って示準化石と示相化石の役割を分けて練習できます。

よくあるのは、地層から見つかったサンゴの化石を見て、高校生がそれだけで地層の年代を決めようとする場面です。サンゴから海の環境を考えることはできますが、年代を絞るには別の情報が必要です。化石の名前を覚える前に、その生物の生きた期間と場所、生息条件のどれが問いに役立つかを分けましょう。学校の範囲表を確かめ、授業ノートやワーク、小テストの該当箇所で使われた化石名も照合してください。

問いが求める情報を先に選ぶ

定期テストでは、まず示準化石と示相化石の性質を選択肢から選ぶ問題があります。生存期間が短いことと広く分布することは、年代を比べる手掛かりに向きます。生息環境が限られることは、堆積した場所の環境を考える手掛かりに向きます。似た語を並べて覚えるのではなく、何を知るための特徴なのかを添えて整理します。

次に、化石の産出表から地層の年代や環境を答える問題があります。表の横に、年代を示す列と環境を示す列を別々に設けると、同じ化石に両方の情報を無理に背負わせずに済みます。地層から化石が見つかったという事実と、そこから推定した環境は別の欄に書きます。

さらに、地層どうしが同じ時期にできた可能性を、化石を根拠に説明する記述問題があります。見つかった化石の生存期間がどのように重なるかを示し、その範囲で答えます。放射年代の計算や地史全体の暗記はここでは扱いません。資料にない時代名や数字を補って断定しないことも、読み取りの一部です。

化石が持つ2種類の手掛かり

化石は、過去の生物の遺骸や生活の痕跡が地層中に残ったものです。示準化石は、地層が堆積したおよその地質時代を知るのに役立つ化石です。示相化石は、その地層が堆積した当時の環境を知るのに役立つ化石です。名前の「準」は時代を比べる目印、「相」は環境を考える手掛かりとして結び付けると、問いに応じて使いやすくなります。

図1のように、示準化石に向く生物には、地質時代の中で生存期間が比較的短く、広い地域に分布したという特徴があります。期間が長い生物の化石では、その生物が生きていたという情報だけから時期を狭めにくくなります。逆に期間が短くても、分布が非常に狭ければ離れた地域の地層を比較する材料として使いにくくなります。個体が多く、化石として見つかりやすいことも有利です。

示相化石に向くのは、特定の環境に生息する生物の化石です。例えば造礁サンゴの化石は、暖かく浅い海の環境を考える手掛かりになります。ただし、サンゴという大きなまとまりは長い期間にわたり存在してきたため、サンゴの化石という情報だけで地質時代を狭く決めることはできません。分類を細かく指定し、生存期間の資料も与えられた場合には、その資料に従って別途判断します。

化石が示すのは生物が生きた環境です。問題で、その生物が生息場所に近い場所に埋もれ、運搬されていないと与えられれば、地層の堆積環境を推定しやすくなります。運ばれた可能性が残る場合には、化石だけで堆積場所を断定できません。化石が見つからなかったことも、その生物が当時そこにいなかった証拠とは限りません。保存されなかったり、調べた部分に含まれなかったりするためです。

年代と環境は互いに競合する答えではありません。同じ地層に年代の手掛かりと環境の手掛かりがあれば、それぞれ別の問いに使えます。化石を発見した位置、与えられた生存期間、生息条件を結んでから、どこまで言えるかを確かめます。

基本例題：同じ層から2つの情報を読む

次は考え方を練習するための自作資料です。時期A、B、Cは古い方からその順に並ぶ区分で、実際の年代や生物名に対応させていません。各時期の境界は重ならないものとします。化石はもとの生息場所に近いところに埋もれ、別の地層から運ばれていないとします。

ある地層Pから、化石Xと化石Yが見つかりました。Xの生物は広い地域に分布し、時期Bにのみ生存しました。Yの生物は時期AからCまで生存し、暖かく浅い海に限って生息しました。地層Pの堆積時期をA、B、Cから選び、堆積環境を「暖かい」「浅い」「海」の語を用いて答えてください。それぞれに使った化石も示します。

図2のように、まずXから時期を読みます。Xの生存範囲はBだけです。地層PにXが含まれ、運搬もないという条件なので、Pが堆積した時期はXが生存した時期に含まれます。したがって、Pの堆積時期はBです。広い分布は他の地点との比較にも役立ちますが、Pの時期をBに絞る直接の根拠は、生存範囲がBであるという条件です。

次にYの条件を読みます。YはAからCまで生存したため、Yの産出だけではPの時期をその3区分より狭くできません。一方、Yは暖かく浅い海に限って生息したと与えられています。運搬されていないという条件もあるので、Pの堆積環境は暖かく浅い海と推定できます。答えは、時期がB、根拠はX、環境が暖かく浅い海、根拠はYです。

答えを条件に戻して確認します。BはXの生存範囲に入り、YのAからCという生存範囲にも入ります。暖かく浅い海はYの生息条件に一致し、Xについては環境の条件が与えられていないので矛盾を追加しません。もし時期をAとするとXの条件を満たせません。Yに合うだけでAを選べないことが、2つの資料を同時に使う理由です。

少し難しい例題：共通範囲がない場合も考える

次の資料も自作の条件です。古い順に時期D、E、F、Gがあり、各区分の境界は重なりません。化石は生きていた場所の近くに埋もれ、異なる年代の地層から混ざったものではないとします。生物MはDとE、生物NはEとFに生存し、どちらも広く分布していました。生物RはDからGに生存し、淡水の湖に限って生息しました。

地層QからM、N、Rが見つかりました。Qの堆積時期をDからGの中から選び、環境を答えてください。また、MとNの生存範囲の共通部分を理由として書いてください。Rはその場所で生息したとします。

Mが示す候補はDとEです。Nが示す候補はEとFです。両方の候補に入るのはEですから、Qの堆積時期はEと判断できます。Rの生存範囲DからGにもEは含まれ、3つの条件が両立します。Rの環境条件と埋没の条件から、堆積環境は淡水の湖と推定します。答えのEを戻すと、MとNの双方が生きていた期間に入り、湖という環境もRの条件に合います。

ここでの分かれ目は、候補を足し合わせるのか、重なる部分を取るのかです。MまたはNのどちらかが生きていた時期ならDからFが候補です。しかし、Qには両方の化石があり、それぞれ同じ場所で生きて埋もれたという条件です。両方に合うEを探します。広く分布することは比較に役立ちますが、広く分布したという一文だけで生存時期を決めることはできません。

もし別の資料で、一方の生存範囲がDのみ、もう一方がGのみと示され、両方が同じ層にあるとされたらどうでしょう。共通する時期がないので、その条件のまま堆積時期を選ぶことはできません。化石の同定や地層への混入など、条件を確認する必要があります。都合のよい時期を途中に作らず、条件の食い違いを答えることが資料読解です。

誤答を手掛かりに直す

図3のように、サンゴの化石を見て「この地層の時代は決まる」と書く誤りがあります。原因は、環境に関する情報を年代に関する情報として使ってしまうことです。「暖かく浅い海を示す手掛かりだが、サンゴという情報だけでは時期を狭く決められない」と直します。資料に特定の種類の生存期間があれば、その追加情報を確認します。

別の誤りは、「生存期間が短ければ、どの地層でも必ず見つかる」です。短い期間は年代を絞る性質ですが、化石の保存や発見を保証しません。分布が広いという特徴も、各地点に必ず化石が残るという意味ではありません。見つかった場合の情報と、見つからなかった場合の解釈を分けます。

また、「示相化石が海を示すから、その化石だけで海の深さや温度をすべて決定できる」とする答えも行き過ぎです。生物ごとに生息条件は異なり、問題の資料にどこまで示されているかも異なります。海に生息するという条件しかなければ、暖かさや深さまで付け加えません。条件が足りないときは、わかる範囲とわからない範囲を分けて書きます。

練習：資料を見て答える

以下は自作問題です。化石は、各問で別の指示がない限り、生息場所の近くに埋もれ、古い地層から混入していないものとします。時期の区分は互いに重ならず、実際の地質時代を表しません。答えと解き方は問題をまとめた後にあります。

1. 生物アは広く分布し、時期Hにのみ生存しました。生物イは時期Hを含む長い期間に生存し、冷たい海に限って生息しました。両方の化石を含む地層の時期と環境を答え、それぞれの根拠となる化石を記してください。
2. 古い順の時期J、K、L、Mについて、生物ウはJとK、生物エはKとL、生物オはLとMに生存しました。ウとエの化石を含む地層の時期を選び、両者の範囲の共通部分を示してください。オも同じ条件で含むとした場合、堆積時期を選べるか、理由とともに答えてください。
3. ある生物の化石は、汽水の水域に限って生きた生物のものだと資料にあります。生存期間の資料はありません。この化石を含む地層について推定できる環境を答え、年代を狭く決められるかを理由とともに記してください。汽水は海水と淡水が混じる水です。
4. 生物カの化石がある地点の地層から見つからなかったため、「その時期にはこの地点にカはいなかった」と断定した答案があります。この断定ができない理由を、化石の保存または発見に触れて説明してください。

解答と解き方

1. 時期はHで、根拠はアです。環境は冷たい海で、根拠はイです。アの生存範囲はHに限られ、イの範囲にもHが入ります。冷たい海はイの条件に一致します。イが長期間生存したという情報だけでは、Hを独立に選べない点も確認します。

2. ウの候補はJとK、エの候補はKとLなので、共通部分はKです。Kをそれぞれの範囲に戻すと両方に含まれます。オまで同じ層で同じ条件を満たす場合、KはオのLとMに含まれず、3つの共通部分はありません。したがって時期を選べず、資料や混入の条件の確認が必要です。ウとエの共通部分を出した後にも、オの条件を照らし合わせます。

3. 推定できる環境は汽水の水域です。生息場所の近くで埋もれたという条件と、汽水に限るという条件を合わせています。生存期間が与えられていないため、この情報だけでは年代を狭く決められません。環境を推定できることと、時期を特定できることは別です。

4. カがいても化石として保存されなかったり、調べた部分から見つからなかったりする可能性があるためです。産出しないという観察は事実として残しつつ、生物がいなかったという結論まで進むには追加の根拠が必要です。見つからない理由が複数あり得ることを確認します。

直前に残す要点

示準化石は、短い生存期間と広い分布を年代の手掛かりにします。
示相化石は、限られた生息条件を環境の手掛かりにします。
複数の化石では、生存範囲の共通部分を調べます。
運搬や保存の条件が不足するときは、断定の範囲を狭めます。

答案のどこで迷ったかを見分ける

化石の名前は書けても理由が書けない場合は、答案の中で「いつ」と「どこで」の問いに線を引き、使った生存期間と生息条件を別々に囲みます。両者を交換していたら、問題文のどの情報が答えにつながるかを言葉でたどり直します。個別指導では、同じ地層に複数の化石がある資料を使い、生存範囲の共通部分を指で示せるか、運搬の条件を答えに反映できるかを確かめます。

答えが合っていても、候補を偶然選んだのか、条件を照らし合わせたのかは答案の根拠から見えます。根拠を書き添えれば、年代と環境を取り違えた箇所も自分で見つけやすくなります。化石の情報は、問いに合う性質を選んで初めて地層の読み取りにつながります。