佐野貴司『超巨大噴火と生命進化』

第1章　超巨大噴火と生命の進化

この章は、基礎的な用語や概念の解説。
巨大火成区（LIPs）について
普通の火山はプルームによって運ばれたマグマが噴出してできるが、スーパープルームによって桁違いなマグマがあがってきたことで作られた巨大火山をLIPと呼ぶ(LIPsのsは複数形のs）。
LIPの噴火した跡として、陸上では洪水玄武岩（トラップ）、海底では海台が形成される。名前は異なるがどちらも同じプロセスで作られたものなので、LIPsと呼ぶ。
（個人的にはシベリアトラップとかデカントラップとかいった呼称に親しんできたが）本書ではシベリアLIPとかデカンLIPとか呼ばれている。
Newton 2025年12月号 - logical cypher scape2でもLIP呼称を見かけていて、なぜだろうと思っていたところ。なお、このNewton記事の監修者＝本書の著者

第2章　オルドビス紀末：2番目に大きな大量絶滅

• 水銀

ここ10数年、火山噴火を知るために用いられている指標らしい。本書の中で、度々出てきて、この地層から水銀が出てるのでこの時期に噴火があったな、というように使われている。

• 揚子江LIP

2020年発見
火山体のあった岩盤が今どこにあるかはもう分からない
→中国は二つの大陸のかけら（揚子江盾状地とカタイシア地塊）からできていて、揚子江楯状地から火山灰が出てきているけれど、かつて火山体があっただろう場所は、カタイシア地塊に置き換わっているということっぽい。
風化作用で年代特定が難しかったが、ジルコンで年代推定
でたな、ジルコンといった感じ

ローレンシア大陸とバルチカ大陸の間にあるイアペトス海に、タコニック島弧という火山列島
これが噴火活動をしていた。
オルドビス紀の大陸配置とか全く知らなかった。バルチカ大陸、イアペトス海……

火山爆発→富栄養化→光合成活発化→寒冷化→１度目の絶滅（4億4500万年前）
→火山ガス増加→温暖化→貧酸素化・有毒な水塊の発生→２度目の絶滅（4億4400万年前）

絶滅が２段階あったことについては土屋健『オルドビス紀・シルル紀の生物』 - logical cypher scape2にも書かれているが、こちらでは、氷河の発達が起点となった説明になっていたっぽい。黒い本は2013年で、揚子江LIPの年代特定の前なので。

• 第一段階の絶滅（寒冷化）

四放サンゴ・床板サンゴの生物焦に打撃
三葉虫は50%、腕足類で40％、筆石は80%の属が絶滅

• 第二段階の絶滅

第一段階を生き延びた三葉虫の40％が絶滅。その後、再度の繁栄はなく、細々生き延びたのちペルム紀末で完全に絶滅
浅い海で生息していた腕足類、コノドントは打撃。しかし、深海の腕足類、遠洋性のコノドントは生き延びる

• シルル紀以降

温暖で環境が安定
床板サンゴ類が繁栄し、大量絶滅の200～300万年後という短期間の間に、生物焦が繁栄
三葉虫がいなくなって空いたニッチに、二枚貝、腕足類、頭足類が進出
ウミサソリの繁栄

第3章　デボン紀後期：海域のみでの大量絶滅

• デボン紀の特徴

ローレンシア、バルチカ、アバロニアの3大陸が合体しローラシア大陸に。３大陸の間にあったイアぺトス海はすでに閉鎖した。
古テチス海
アンモナイト類や有顎類の登場
→アンモナイトは中生代の示準化石として有名だが、それは狭義のアンモナイト、ここで登場するのは広義のアンモナイト。本書では前者を「アンモナイト」、後者を「アンモナイト類」と表記する
森林の形成
動物の陸上進出
活発な造山活動→魚類の地理的隔離
　

• ケルヴァッサー事変

デボン紀では、タカニック、フランネス、ケルヴァッサー、ハンゲンバークといった絶滅事変が知られる。
ケルヴァッサーはこの中で特に大きな絶滅というわけではないのだが、特殊な絶滅のため、ケルヴァッサーだけがビッグ・ファイブの一つとされる
ケルヴァッサー=ドイツの地名。フラニアン期とファメニアン期の境界＝F-F境界
海洋無酸素事変と寒冷化
デボン紀末の絶滅については、ほかの絶滅事変も含めて考える研究者もいるらしい
土屋健『デボン紀の生物』 - logical cypher scape2や『日経サイエンス 2025年5月号』 - logical cypher scape2の記述は、ケルヴァッサー事変以外も含んだものだと思われる。

ジルコンによる年代推定、水銀による火山噴火調査がここでも出てくる。

2020年、シベリアのヴィリュイLIPとケルヴァッサー事変の関係指摘される
100万立方キロメートルのマグマ
極東のケドンLIPも可能性あり
オルドビス紀と揚子江LIPもそうだったが、ほんとにここ数年の間で、研究が進展しているのだな、と。

噴火による寒冷化
火山ガスによる海洋酸性化
酸性化→炭酸塩危機→生物礁の減少

床板サンゴ類80%、四放サンゴ類60〜97%絶滅
深海、高緯度、淡水魚の絶滅率が低いが、これらは、寒冷化に適応しやすかったからだと考えられる（深海はあまり温度変わらず。高緯度地域はもともと寒い、淡水域はもともと温度変化が大きい）。
というか、こういう絶滅率の違いから、絶滅の原因は寒冷化だろうと推測されているっぽい。
無顎類ほぼ100%、板皮類絶滅。アンモナイト類や腕足類も打撃
土屋健『デボン紀の生物』 - logical cypher scape2でも、緯度による絶滅率の違いと寒冷化を関連付けて説明している。しかし、この本ではまだ絶滅の原因は謎、と書かれている。

『milsil 2025年12月号』 - logical cypher scape2は、デボン紀末の絶滅を土壌の流出によるものとして論じていた。

• 石炭紀

有孔虫フズリナの発生
無顎類や板皮類の絶滅で空いたニッチを硬骨魚類、サメが獲得

第4章　ペルム紀末：史上最大の大量絶滅

• ペルム紀の特徴

ローラシアとゴンドワナが接近してレイク海が閉鎖し、石炭紀末期までにパンゲア形成
パンゲア大陸とパンサラッサ海という巨大大陸と巨大海洋の大陸配置
テチス海のことが、巨大な湾と表現されていて、そうか、あれって湾なのか、と

海域で属の56〜66%、陸上で属の89%絶滅
ビッグファイブの他の絶滅は科レベル
それに対して、ペルム紀末は、綱や目レベルで絶滅
三葉虫って綱だったんだ……！

ペルム紀には、キャピタニアン期末とチャンジシアン期末の２つの絶滅事件
本書では後者のみを扱う
（前者を第6の絶滅とする考えや、両者合わせてペルム紀後期の大量絶滅とする考えもある)
（なお、キャピタニアン期末の絶滅原因は峨眉山LIPとされる）

チャンジシアン期末の絶滅は、20万年の間隔をあけて2段階で発生
1回目はペルム紀末、2回目は三畳紀最初期

シベリアLIP
火山噴火は、短期的には二酸化硫黄による寒冷化、長期的には二酸化炭素による温暖化をもたらす。

火山ガスによる放出だけでは説明できない炭酸塩の炭素同位体比の減少(二酸化炭素増加)
→マグマによるガスハイドレートの崩壊と石炭の燃焼が要因

超酸素欠乏事変
さらに、酸性雨、オゾン層破壊、水銀や硫化水素などが起きた

陸上生物にとって初めての大量絶滅

長期にわたる温暖化
パンゲア大陸とパンサラッサ海という大陸配置も要因。海岸線・浅海が少なく、光合成が少ないので寒冷化しない。

回復も時間がかかった
科の数が元の水準に戻ったのはなんとジュラ紀に入ってから

複数の要因の関係を示したモデル図、尾上哲治『大量絶滅はなぜ起きるのか』 - logical cypher scape2にも出てた奴だ。

土屋健『石炭紀・ペルム紀の生物』 - logical cypher scape2や丸山茂徳・磯崎行雄『生命と地球の歴史』 - logical cypher scape2では、シベリアLIPについて触れられていて、有力説になっていたことがうかがえるが、まだはっきりとしない、という感じで書かれている。

第5章　三畳紀末：大陸分裂にともなう大量絶滅

パンゲア大陸が分裂して大西洋が誕生する＝中央大西洋マグマ区による絶滅
地層が少なく、この時期の情報が少ない

三畳紀末の大量絶滅については、以前尾上哲治『大量絶滅はなぜ起きるのか』 - logical cypher scape2を読んでいた。
当たり前だが、出てくる要素要素は尾上本にも出てくる。しかし、描いているストーリーは異なる。というか、尾上本は、尾上自身の研究の流れとあわせて一冊の本で一つのストーリーを描いているが、本書は記述としては散文的
炭素同位体比の負異常が３度あったことについては本書にも記載されているが、尾上本のようにそれを時間の物差しとする云々といったことはない。尾上本は、負異常の時期と噴火の時期が一致しない→マグマ貫入でその謎は解ける、というのが書かれているが、本書では、水銀の指標とマグマ貫入を並列的に紹介して、やはり火山噴火ですね、という感じ
植物の気孔化石からの二酸化炭素濃度推定
海洋酸性化により、サンゴ礁や貝類の殻を形成している炭酸塩が溶解
尾上本では、海退と絶滅は無関係としているが、本書では海退も絶滅要因になった可能性に触れている。

アンモナイトのセラタイト目絶滅
二枚貝77パーセント絶滅
東グリーンランド、北米で地上植物の大量絶滅。本書では、地域限定だった可能性があると書かれている。
植竜類、偽鰐類絶滅　　　

水銀濃集＝噴火があった証拠→複数回にわたり、6地域で確認されている
イリジウム濃度上昇＝玄武岩マグマ噴火の証拠
ジルコンによる火山噴出物の年代測定

• ジュラ紀以降

円石藻の繁栄→石灰質ナノプランクトン→チョーク層の形成
アンモナイト亜目の適応放散。さらにそこから、異常巻きアンモナイトであるアンキロセラス亜目の派生
べレムナイト、魚竜、首長竜の繁栄
地上では、恐竜の繁栄

第6章　白亜紀末：恐竜の絶滅

• 白亜紀中期までの状況

世界最大のLIPであるオントンジャワ海台やカリブ海台などが噴火していて、その火山ガスで温暖化。
パンゲア分裂以降、もっとも大陸が多い状況で、生物の多様化が進んだ。
LIPの噴火が絶滅ではなく、生物の繁栄をもたらした事例
海中では、エビとかが殻のある生き物を捕食するので、進化が進んだ。
地上では、被子植物の進出で昆虫との共進化が進行した。

白亜紀末の大絶滅は、ビッグファイブの中で規模としては４番目
ビッグファイブとして規模は小さいが、データが多いので研究が進んでいる
例えば海底の地層とか
陸より海の方が、風化とかしないので保存状況がよい。しかし、ビッグファイブのうち、白亜紀末以外の時代の海底の地層はすべて、海溝に没したか陸上にあがったかして、すでに存在しない。

白亜紀末の大絶滅の原因は、隕石ということで決着がついている(参考：後藤和久『決着！恐竜絶滅論争』 - logical cypher scape2)が、その前後のことについてはまだ議論がある。
隕石より前に恐竜の多様性は減っていたとか、デカンLIPの噴火による影響で長期化したとか。
本書は、隕石より前に多様性が減っていたし、噴火による影響もあったという研究が紹介されている
多様性が減っていたのかどうかは最近でもこんな記事が
恐竜は小惑星衝突の直前まで繁栄、新たな「強力な証拠」を発見 | ナショナル ジオグラフィック日本版サイト
非鳥類恐竜類の絶滅に関する議論はなぜいまだに決着しないのか（對比地孝亘／古脊椎動物研究者） | ナショナル ジオグラフィック日本版サイト

• シダ・スパイクと光合成停止

シダ植物の胞子しか発見されないシダ・スパイクが世界中の地層にみられる
光合成が行えない時期があったと考えられる

淡水生物は絶滅率低い
→デトリタス食だったためと考えられている

• デカンLIP

噴出量多いのは新生代入ってから（ここからも絶滅の主要因でなかったことがわかる）
噴出率と絶滅率を比較した研究があり、デカンLIPは３番目であり、隕石衝突がなくても大量絶滅を引き起こしていたと考えられる。
隕石による海洋酸性化だけでは「浮遊性有孔虫やアンモナイトを絶滅させるのは困難」
LIPは「より効果的に陸上生物を絶滅に追いやった」
（この、より効果的に絶滅させた的な表現が、ちょっと面白かったので引用した）

• 新生代

絶滅からの回復は速い
哺乳類の大型化が何度かに分けて起きているが、それは温暖期と対応している。
これらはデカンLIPによる温暖化とみられる
これも、LIPの噴火が絶滅ではなく繁栄をもたらした事例

第7章　新生代の超巨大噴火による地球温暖化

寒冷化が進む新生代には時々温暖化期があり、目立つのは前期始新世最暖期と中期中新世最暖期(MMCO)
さらに前期始新世最暖期に先立ちPETMという温度の急上昇がある

約5600万年前　PETM（暁新世-始新世温暖化極大)
→北大西洋LIPが原因
→ 炭素同位体比負異常で特徴付けられている
約1600万年前　MMCO
→コロンビアリバーLIPが原因

• PETM

場所によっては10℃、多くは4〜5℃の気温上昇
二酸化炭素増加→海洋酸性化→炭酸カルシウム溶解
→底生有孔虫30〜50%絶滅、サンゴ礁崩壊
針葉樹から広葉樹へ
ウマの小型化
→ベルクマンの法則による
→あるいは二酸化炭素増加により植物のタンパク質含有量低下がしたため

• 北大西洋LIP

グリーンランドとヨーロッパの分裂
マグマ貫入によるガスハイドレート崩壊→メタン放出
炭素同位体比負異常や有孔虫の絶滅、貧酸素化、海洋酸性化などを説明できる
水銀濃集見られないので、噴火は起きていなかった

第8章　人類に影響をあたえた巨大噴火

（700万年前に誕生した）人類は、LIPsの噴火は経験していない。
しかし、様々な巨大噴火は経験してきた

• VEI(火山爆発指数)
  • VEI8以上　スーパー噴火

噴出量1000立方キロメール以上、マグマ量400立方キロメートル以上
コロンビアリバーLIPでは、少なくとも10回のスーパー噴火が起きたとされる
また、デカンLIPは溶岩量が9300立方キロメートルで、VEI9超ともされている。
第四紀においては、少なくとも10回のスーパー噴火があったとされる。

• • 破局噴火

VEI7
→噴出量100立方キロメートル以上、マグマ量40立方キロメートル以上
→1815年　タンボラ
VEI6
→噴出量10立方キロメートル以上　マグマ量4立方キロメートル以上
→1991年　ピナツボ

• 第四紀のスーパー噴火TOP3

約7万4000年前　新期トバ（5300立方キロメートル）
約84万年前　古期トバ（2300立方キロメートル）
約100万年前　キッドナッパー（1200立方キロメートル）

• トバ・カタストロフ仮説

1998年に発表された
新期トバの噴火によって、数年間にわたり3〜5℃の寒冷化が起きたとするもの
グリーンランドの氷床コアから、硫酸イオン濃度スパイクが確認されており、寒冷化を引き起こす硫黄の噴出があった証拠とされる
人類の進化の過程で、人口規模が減少したことでボトルネック効果が生じたと考えられているが、それの原因がこのトバ噴火による寒冷化だった、というのがこの仮説のポイントである。

• トバ・カタストロフ仮説への反論

インドにおいて噴火前の地層から石器があり、噴火前に人類の拡散が起きていたことを示している
また、南アでは、逆に噴火後の地層からも生活の跡が発見されており、噴火による人口減少は起きていなかったことを示している
「火山の冬」のような大規模な環境変化・寒冷化の証拠も見つかっていない
2010年代の調査では、トバ火山のマグマには硫黄が少なく、寒冷化を引き起こさない、とも。ただし、筆者はこの点については、グリーンランドの氷床コアの硫酸イオンスパイクが説明できないとして、再反論している。

トバ・カタストロフは、名前や概要はなんとなく知っていたけれども、それこそネットで見かけてWikipediaを読んだとかそういう感じで知っただけだったので、改めてちゃんとこう整理された形で読めてよかった。

• 日本の破局噴火

日本でも破局噴火は起きていて、例えば屈斜路湖、支笏湖、十和田湖などトバ火山と同様カルデラ湖を形成している。
本書では以下の２つが紹介されている。

• 入戸火砕流噴火（約3万年前）

姶良カルデラ
九州南部のシラス台地
関東にも10cmの降灰
富士山の体積に匹敵するマグマ量（約370立方キロメートル）
熊本県の遺跡で、噴火前後に石器の変化が見られる。
東京都の調査で、遺跡数の減少が見られる。

• 幸屋火砕流噴（約7千年前）

鬼界カルデラ
大阪でも20cmの降灰（アカホヤ火山灰と呼ばれる）
マグマ量約75立方キロメートル
噴火当時は縄文時代
大隅半島や薩摩半島中南部に暮らしていた縄文人は一度絶滅したとみられる。
薩摩半島中南部では500年後、大隅半島南部や種子島では1000年後から石器が発見されるようになり、この頃に環境が復活したとみられる。

姶良カルデラや鬼界カルデラも名前だけ知っていて、いまいち概要をちゃんと知らなかったので勉強になった。

• 未来のLIP

過去において、絶滅を引き起こさなかったLIP活動もある。
アセノスフェアでマグマは生産されるが、アセノスフェアは次第に冷却されていっている。
約40億年後には、アセノスフェアは1150℃以下に冷却され、マグマがなくなると考えられている。
今後巨大噴火があると考えられる場所

• イエローストーン火山

コロンビアリバーLIPによる火山
しかし、噴火活動は収まってきて、今後の噴火の可能性は低い

• アイスランド　

LLSVP(地震波遅い領域)という、LIPが形成されやすい地域にある
このLLSVPは、かつてシベリアLIP、ヴィリユイLIPを形成した

• アフリカ大地溝帯

ここも今後可能性がある、と。