顕生代の地球表層環境変動 : 気候, 生物イベント物質輸送, そしてスーパープルーム  [in Japanese] Fluctuation of the earth's surface environments through the Phanerozoic time : climate, bio-events, material transport and superplume  [in Japanese]

顕生代の間の5億7000万年間に, 気候は単純に寒冷化あるいは温暖化したのではなく, 温暖気候と寒冷気候が交互に4回ずつ訪れた。汎世界的規模の絶滅を何度か経験しながらも生物の多様性は概して増大してきた。顕生代初めに超大陸ゴンドワナが分裂し, 次の超大陸パンゲアは古生代から中生代にかけて分裂し, 現在にいたっている。汎世界的な気候変動に影響を与える因子は, 地球内に原因をもつ地球内因子(アルベド, 大気・海水組成, 火山噴出, 海陸の地理的分布, 海流大循環, 海水準, 生物群集の変化)と地球の外に原因をもつ地球外因子(太陽放射熱量変動, 公転軌道, 隕石の衝突)に分類することができる。炭酸循環は, 生物圏とも, 気候とも相互関係を有してきた。炭素同位体は地球表層の炭素リザーバーの状態を知る上で重要な間接指標である。δ^<13>C値は, 生物生産, 有機炭素の埋没あるいは供給によって多いに影響される。全球的規模での黒色頁岩堆積などの大規模な炭素の沈積時にはδ^<13>C値は極大を示している場合が多く, このようなδ^<13>C値の大きな変動は生物事件と結びついている。但し, 小規模な生物事件の場合にはδ^<13>C値変動として現れない場合もある。滞留時間が長くなるにつれて, 物質循環に関係する深さが深くなる。マントル-コア境界から上昇してくるスーパープルームの活動が活発であった中期白亜紀には, 気温, 黒色頁岩や石油の形成速度, 海水準がいずれも高くなった。これらの地質学的異常は, 海洋地殻の形成速度, 炭素や栄養塩を含む火山からの供給を伴っていた。地球全体の物質循環は地球表層環境の変動にも大きな影響を与えている。

The history of earth's climate over the past 570 m.y. is not a simple trend of cooling or warming, but is characterized by alternating periods of warm and cool climates. The diversity of plant and animal genera generally increased during the Phanerozoic time in spite of many global bio-events associated with severe extinctions. The supercontinent Gondwana dispersed close to the boundary of the Precambrian/Phanerozoic and another supercontinent Pangaea started to break up roughly at the Paleozoic/Mesozoic boundary. Factors controlling global climate are classified as terrestrial factors (albedo, chemical composition of atmosphere and sea water, volcanism, configuration of continents and basins, ocean circulation, sea level change, and faunal and floral changes) and extra terrestrial factors (solar luminosity, asteroid passing, astrophysical parameter and meteorite impacts). The global carbon cycle interacts with the biosphere and earth's climate. Carbon isotope is a useful proxy to trace several carbon reservoirs on the earth surface. δ^<13>C values are much affected by biological activity and burial and/or decomposition of organic carbon. Major formations of organic matter rich deposits such as black shales are associated with large excursions in δ^<13>C and these phenomena are often related to large global bio-events. However, δ^<13>C values are mostly not affected by small bio-events. Owing to increased residence time of materials, deep reservoirs play a more important role in the material cycle. Superplumes originated from just above the core-mantle boundary. Mid-Cretaceous time, when superplume was active, coincides with an increase in global temperature, deposition of black shales, oil generation and eustatic change in sea level. These geologic anomalies are associated with episodes of increased world-wide ocean-crust production and mantle outgassing, especiallly of carbon and nutrients. The whole earth material cycle affects the earth's surface environments to a great extent.