掘り出された石は、鱗の付いた竜の爪のように見えます。それは本当にドラゴンの爪の化石ですか？

制作：中国科学普及協会

著者: 地球の重力

プロデューサー: 中国科学博覧会

少し前、湖南省武岡市で道路建設中に、道路脇で「鱗」のある龍の爪のような岩を掘り出した人がいた。ドラゴンクローロックを撮影した動画が、ある短編動画プラットフォームで大人気になりました。これはドラゴンの爪の化石ではないかと推測する人も多い。

「ドラゴンの爪の化石」の写真がインターネットで拡散

（写真提供：小湘朝報）

まず答えをお伝えします。これらはドラゴンの爪の化石ではなく、単なる普通の石灰岩です。では、なぜ石灰岩はドラゴンの爪の化石のように見えるのでしょうか?この質問は、2 つのサブ質問に分けることができます。1. なぜドラゴンの爪のように見えるのですか? 2. 「龍の鱗」はどのようにして形成されるのでしょうか？

1. なぜドラゴンの爪によく似ているのでしょうか?

これは水に溶けた石灰岩の結果であり、典型的なカルスト地形です。

石灰岩の化学組成は炭酸カルシウムで、他の種類の岩石よりも水に溶けやすい岩石です。空気中の二酸化炭素は水に溶けやすいため、石灰岩と接触すると化学反応が起こり、可溶性の重炭酸カルシウムが形成されます。水が流れると、重炭酸カルシウムが運び去られ、石灰岩が溶解します。

中学校化学の復習に役立つように、上記の化学反応式を下記にまとめました。

この過程は岩石の溶解反応であり、国内の学者はこれをカルスト化と呼んでいます。石灰岩などの可溶性岩石で覆われた地域では、水と可溶性岩石の相互作用（カルスト化）が一般的であり、一連の壮大な景観が形成されますが、その中で最も有名なのはおそらく洞窟と天坑です。これらの特殊な地形はカルスト地形（国際的にはカルスト地形として知られています）と呼ばれています。

洞窟や天坑は一般的なカルスト地形です。桂林はカルスト地形の作用により有名な景観も形成しています。

(画像出典: Wikipedia)

カルスト地形の世界的分布を見ると、中国南部の大部分（特に雲南省、貴州省、湖南省、重慶市、広西チワン族自治区）がカルスト地形に覆われていることがわかります。

(画像出典: Wikipedia)

しかし、洞窟や天坑は石灰岩の地層の中に形成されるのに対し、現在見られる「龍の爪の化石」は石灰岩の表面に存在します。

形成プロセスは次のとおりです。雨水やその他の水が石灰岩に流れ込むと、石灰岩は不浸透性であるため、水は最初は石灰岩の表面を流れます。地形の傾斜、石灰岩の表面の凹凸、石灰岩の表面の亀裂などにより、水は石灰岩の表面にある小さな溝に沿って自然に流れます。

石灰岩の表面のひび割れは非常に一般的です（もちろん、この写真は極端な例にすぎません）。同時に、石灰岩の内部組成は均一ではありません。溶けにくい場所もあれば、溶けやすい場所もあります。これが石灰岩の表面に溝が現れる理由です。

(画像出典: Wikipedia)

前回の記事で、石灰岩は水に溶けやすいことがすでにわかっているので、これらの溝はどんどん広くなり、カルスト谷が形成されます。カルスト谷の外側のその他の部分は尾根状または柱状に膨らみます（石灰岩の表面の亀裂は交差しており、カルスト谷も交差しているため、カルスト谷の外側のその他の部分は四角形に分割され、四角形がさらに溶解すると柱状になります）。これらの尾根状または柱状の突起を石芽と呼ぶことができます。

石の芽とカルストの谷

(画像出典: Wikipedia)

上記のような尾根状や柱状というのは、石灰岩層が地表に直接露出している状態です。今日議論している「ドラゴンクロー」のケースでは、石灰岩は土壌層の下に埋もれていますが、本質は同じです。周知のとおり、土壌も浸透性があるからです。

私たちが目にする龍の爪のような形は、実は土の中に半分埋もれたカルストの谷と石の芽です。さらに掘り下げていくと、その下には完全な石灰岩層があり、これらの「ドラゴンの爪」は石灰岩層の小さな突起にすぎないことがわかります。しかし、この半分隠れて半分露出している状況こそが、ドラゴンの爪のように見える原因なのです。

より大きな石芽の場合、その底部は土に埋もれ、最上層のみが地面から露出していると想像できます。その形は、どことなく「ドラゴンの爪」に似ていませんか？

(画像出典: PxHere)

2. 鱗はどのように形成されるのでしょうか?

「竜の爪の化石」に見られる鱗状の構造は、石灰岩の特殊な網状組織の風化によって形成されました。武岡にあるこの石灰岩は、おそらくパゴダ石灰岩であり、1920年代に中国の有名な地質学者である李嗣光氏によって発見され、パゴダ石灰岩と名付けられました。この石灰岩にはオルドビス紀の古生物学的化石が豊富に含まれているため、パゴダと呼ばれています。最も目立つ化石は、Sinoceras chinense と呼ばれています。角石は長くて円錐形です。岩層に保存された後、小さな塔のように見えるため、塔石灰岩と呼ばれています。

この種の石灰岩には、網状の模様があるという非常に顕著な特徴もあります。これを馬蹄形と呼ぶ人もいれば、風化後の亀裂構造が六角形になり、岩層全体が亀の背中のように見えることから亀裂と呼ぶ人もいます。

パゴダ石灰岩上のパゴダ形の直角石化石とパゴダ石灰岩の網目模様

（画像出典：参考1）

この亀裂のネットワークがどのように形成されるかについては、地質学者はまだ統一された答えを持っていません。当初、岩石層が形成中に直射日光にさらされ、乾燥してひび割れが生じることが原因であると考える人もいました。

このひび割れ現象は私たちの日常生活で非常に一般的です（特に田舎に住んでいる人は頻繁に目にするかもしれません）。現代の亀裂を例に挙げると、大雨の後の泥の中で亀裂が形成されることが多いです。泥の表面は太陽の光にさらされると急速に水分を失い、収縮して六角形のひび割れを形成します。これを泥割れといいます。

現代の泥のひび割れ

(画像提供: ジョナサン・ウィルキンス)

泥岩に保存された泥の亀裂

（画像提供：デイビッド・タナー、ライプニッツ応用地球物理学研究所（LIAG）、ハノーバー、ドイツ）

石灰岩は浅い海や沿岸の環境で形成されることが多いため、一部の科学者は、これらのパゴダ石灰岩は非常に浅い環境で形成された可能性があると考えています。石灰岩は断続的に太陽光にさらされ、太陽光の下で、まだシルト状の状態にある石灰岩は乾燥して割れ、これらの亀裂が形成されます。しかし、最近ではこの発言はほとんど言及されなくなりました。

他の人たちは、この亀裂のネットワークは、石灰岩が水中で形成された際に脱水と収縮によって生じた可能性があると考えています。前述のように、石灰岩は浅い海の環境で形成されます。海水の大規模な蒸発により海水内のカルシウムイオンの濃度が高まり、泥の沈殿が形成され、最終的に固まって石灰岩になります。あるいは、貝殻やサンゴなどの海中のカルシウムを豊富に含む生物の死により、そのカルシウム外骨格が沈殿してバイオマスを豊富に含む泥となり、さらに石灰岩を形成します。

石灰岩の形成は主に海水中のカルシウムイオンの沈殿と生物の外骨格の沈殿に関係しています。

（画像出典：参考資料2）

しかし、原因が何であれ、海底に沈んだ後は、その後の堆積物によって覆われ、圧縮され続けることになります。この圧縮プロセスの間、もともと水分を豊富に含んだ堆積物（この時点ではコロイドである可能性があります）は、圧力の上昇により徐々に脱水されます。脱水処理中に、体積は自然に減少して収縮し、ひび割れが生じます。その後、亀裂は泥状の物質で埋められ、最終的にこの規則的な格子状の構造が形成されます。

これは六角形の玄武岩の形成の例です (有名なジャイアンツ コーズウェイはこの地形の典型的な例です)。この記事で紹介している漆喰が乾燥した後に発生するひび割れの原理もこれと似ています。石膏が脱水されると局所的に張力が生じ、自然に規則的な形状と規則的なひび割れが生じます。

(画像出典: Wikipedia)

また、網目状の亀裂が形成された理由は、この石灰岩が形成された際に、モルタル層の間に薄い粘土層が挟まれていたためであると考える人もいます。全体を圧縮すると、モルタルが最初に脱水し、水の大部分は粘土層に吸収されました。その後、圧力が高まり続けると、粘土層は脱水し始めました。粘土層にはバクテリアやその他の有機物が存在するため、粘土層の水は酸性になります。この酸性水は、脱水時に石灰岩層（もともと泥の層だったものが脱水により石灰岩に固まったもの）に押し込まれ、石灰岩層を部分的に溶解（つまり圧力溶解）させることで、この亀裂が発生します。

浅く埋設された状態では、モルタルはまず脱水され、水は粘土に集中します。深い埋没状態では、粘土内の水が噴出して石灰岩を溶かし始め、石灰岩に亀裂が生じます。

（画像出典：参考1）

他の人々は、これが地殻変動と関係があると考えています。簡単に言えば、この地域で岩石が形成されると、比較的複雑な圧力や張力が加わり、未固結の堆積物が割れたり、破断したりして、破断網が形成されます。その後の堆積作用により、これらの亀裂は現在見られる形状に変化しました。

（a）堆積段階では、泥はまだ緩い堆積物であった。 （b）地殻変動の影響により堆積物に亀裂が発生した。 （ｃ）深層埋設後、加圧溶解処理を行った。 （d）地表に露出した後、風化により現在の形に変化しました。

（画像出典：参考1）

結局のところ、科学者たちはなぜ石灰岩がドラゴンの鱗のように見えるのかよくわかっていない。しかし、私たちが見つけたのはドラゴンの爪ではなく、ただの普通の石灰岩だったことは確かです。上部の鱗の層については、これは石灰岩自体の構造であり、いわゆる龍の鱗ではありません。

参考文献:

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[3] Fang Shaoxian、Hou Fanghao、Lan Gui 他。四川省と貴州省の中期オルドビス紀宝塔層の石灰岩中の「馬蹄形パターン」構造の起源と炭化水素含有量[J]。海洋石油地質学、1994(1):36-40.

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[5] Huang Leqing、Liu Wei、Bai Daoyuan、他。湖南省北西部のオルドビス紀パゴダ層石灰岩の亀裂構造特性、起源および資源的重要性[J]。地球科学、2019年、44(2):399-414。

編集者：郭 雅新

(注: ラテン語のテキストは斜体にする必要があります。)