Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

炭酸塩 / 硝酸 / 地質学 / 地球化学 / 炭酸塩岩 / 窒素同位体比 / 地球史

新潟県東部東蒲原郡及びブルガリア共和国北西部にて地質調査を行い、ペルム紀中期及びトリアス紀前期の炭酸塩岩試料を採集した。またこれまでに採集した炭酸塩岩試料について炭酸塩置換態硝酸の回収を試みた。しかし窒素同位体分析のために必要な量の炭酸塩置換態硝酸を回収することはできなかった。一般に海洋の表層において、一次生産の制限因子の一つである海水硝酸の濃度は著しく低い。従って海洋表層で形成される炭酸塩岩中の硝酸濃度も低いと考えられる。過去の地質時代に形成された炭酸塩岩においても、炭酸塩が沈殿した海水中の硝酸の濃度が、沈殿した炭酸塩の結晶格子中に取り込まれる硝酸の濃度に反映されると考えられる。大陸縁の斜面／堆積盆などの比較的深い堆積場で沈殿・形成された炭酸塩中の硝酸濃度は比較的高いと予想される。本課題にて採集した炭酸塩岩は主に、海水硝酸の濃度が比較的低い古海洋の表層で形成された可能性が考えられる。その一方で、採集した炭酸塩岩試料の一部は、著しい再結晶化作用・ドロマイト化作用を被っていた。続成過程における二次的な再結晶化に伴い、初生的に炭酸塩に含まれていた硝酸が溶脱した可能性が考えられる。今後、炭酸塩中から同位体分析の必要量の硝酸を回収するために、対象とする炭酸塩岩が形成された堆積場の古水深を制約することが、極めて重要と考えられる。また対象の炭酸塩岩が被った続成作用の評価を行うことも重要と考えられる。

地球史 / 地球システム / 地質学 / 地球化学 / 地球シメテム

約25億~20億年前に生じた全球凍結イベントと酸素濃度上昇の関係を明らかにするため,カナダ,米国,フィンランドにおいて地質調査及び岩石試料採取を実施し,様々な化学分析を行った.その結果,同時代の地層対比の可能性が示された.またいずれの地域においても氷河性堆積物直上に炭素同位体比の負異常がみられることを発見した.このことから,氷河期直後にメタンハイドレートの大規模分解→温暖化→大陸風化→光合成細菌の爆発的繁殖→酸素濃度の上昇,という可能性が示唆される.

地球史 / 大気海洋 / 地球化学 / 炭酸塩岩 / 地質学 / 中国 / 全地球凍結 / 研究者国際交流 / 南アフリカ共和国 / 国際研究者交流

本年度は、南中国でSturtian氷河期とMarinoan氷河期の二度の全球凍結を含む820〜540Maの地質体の調査を行い、岩相柱状図を作製し、約1800個の岩石試料を採取した。これにより、昨年度の地質調査(630〜500Maまでの岩相柱状図の作製と試料採取)とあわせ、Rodinia超大陸の分裂から二度もしくは三度の全球凍結を経てカンブリア紀の生命の爆発的増加までの全層序を調査し、試料採取を行ったことになる。さらに、昨年度から行ってきた35億年前から現在までの浅海性と深海性の炭酸塩鉱物の希土類元素分析を完成させ、かつ希土類元素のうちの一つであるCeの濃度と異常から熱力学的に海水中の酸素濃度を計算した。その結果、深海の酸素濃度は少なくとも原生代中頃まで還元的であることが分かった。一方、浅海では酸素濃度は27億年前以降から上昇し、特に、25や23億年前に極めて高くなり10^<-4>mol/kg程度まで上昇するものの、全地球凍結などの影響で10^<-11>mol/kg程度までしばしば低下し、大きく変動し、最後の全球凍結であるMarinoan氷河期以降、徐々に増加し現在の値である10^<-3>mol/kgになったことが分かった。
また、固体地球では、これまで最古と言われていた40億年前のアカスタ片麻岩体で42億年前のジルコン捕獲結晶を見つけた。我々の地質調査の結果もふまえて考察すると、この発見はもともとアカスタ片麻岩体には42億年前の年代の花崗-閃緑岩体が広く分布し、その後40億年前の花崗岩の貫入によって42億年前の岩体は再溶融してしまい、現在、点在するだけになってしまったことがわかった。この結果により、大陸形成は少なくとも42億年前から始まっており、その後は初生大陸地殻の形成と大陸物質のリサイクリングがカップリングして大陸が成長してきたことが分かった。

【研究分担者】
西澤学	国立研究開発法人海洋研究開発機構	深海・地殻内生物圏研究分野	研究員	(Kakenデータベース)
澤木佑介	東京大学	大学院総合文化研究科	助教	(Kakenデータベース)
渋谷岳造	国立研究開発法人海洋研究開発機構	深海・地殻内生物圏研究分野	研究員	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
多田隆治	東京大学	大学院・理学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
橘省吾	東京大学	大学院・理学系研究科	助教	(Kakenデータベース)
関根康人	東京大学	新領域創制科学研究科	助教	(Kakenデータベース)
鈴木捷彦 (鈴木勝彦)	海洋開発機構	地球内部変動研究センター	グループリーダー	(Kakenデータベース)
後藤和久	東北大学	大学院・工学研究科	助教	(Kakenデータベース)
永原裕子	東京大学	大学院理学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
大河内直彦	海洋研究開発機構	地球内部変動研究センター	グループリーダー	(Kakenデータベース)

【研究連携者】
関根康人	東京大学	大学院・新領域創成科学研究科	助教	(Kakenデータベース)
後藤和久	東北大学	大学院・工学研究科	助教	(Kakenデータベース)
大河内直彦	海洋・極限環境生物圏研究領域・海洋環境・生物圏変遷過程研究プログラム物圏研究領域	プログラムディレクター	(Kakenデータベース)
鈴木勝彦	地球内部ダイナミクス領域	主任研究員	(Kakenデータベース)
浜野洋三	独)海洋研究開発機構	地球内部ダイナミクス領域・地球内部ダイナミクス基盤研究プログラム	プログラムディレクター	(Kakenデータベース)
永原裕子	東京大学	大学院・理学系研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究協力者】
磯崎行雄	東京大学	大学院・総合文化研究科	教授	(Kakenデータベース)
村上隆	東京大学	大学院・理学系研究科	教授	(Kakenデータベース)