【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】16H02235 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

石筍 / 古気候 / 炭酸凝集同位体 / 流体包有物 / 完新世 / トゥファ / 安定同位体 / 微量元素 / 炭酸凝集同位体温度計 / 第四紀 / 凝集同位体

【研究成果の概要】

新規同位体（炭酸凝集同位体と流体包有物同位体）を適用することで，日本国内から採集した石筍とトゥファを用いて定量的古気候解析を行った。国内での適用が遅れていた炭酸凝集同位体については分析システムを九州大学で構築し，国内で初めてΔ47ー温度換算式を提示することができた。炭酸凝集同位体と流体包有物同位体は広島県・三重県・沖縄県で採集された石筍に対して適用され，酸素同位体比が持つ温度成分と降水量成分を分離するなどの成果を得た。これにより，石筍に記録された気温情報は中期完新世は現在より温暖であることもわかった。また，中国での先行研究で示された酸素同位体比と降水量の相関は日本の試料では確認されなかった。

【研究の社会的意義】

本研究の目的の１つに，現在より温暖な時期を特定し，その期間の気候情報を復元することで，温暖化地球での自然災害の規模を頻度の予測につなげることにある。広島県や三重県の分析結果からは８~５千年前の中期完新世の気温が産業革命時よりも３℃ほど高かったことを示す。この時期の降水量については定量性に乏しいものの現在よりやや多いと考えられ，温暖化地球での水害の規模と頻度も増加すると予測される。また，本研究では炭酸凝集同位体や赤外線レーザー分光法などの技術的な革新も生まれ，国内の古気候研究の発展に寄与する成果も生まれた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】47,710千円 (直接経費: 36,700千円、間接経費: 11,010千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】25287131 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

石筍 / 古気候 / 安定同位体 / 微量元素 / トゥファ / 完新世 / アジアモンスーン

【研究成果の概要】

人口が集中する温帯～亜熱帯の長期的古陸域気候媒体として石筍は優れた題材である。本研究では気候条件が異なる国内の４地点（広島県神石高原町・新潟県糸魚川市・岐阜県郡上市・三重県大紀町）で採集した石筍を題材に，高解像度の古気候プロキシの分析を行った。その結果，1) Sr同位体比が涵養地での風化プロセスの変化を反映すること，2) 糸魚川市の石筍酸素同位体比が完新世における冬期降水量の変動を記録していること，3) 郡上市と大紀町の石筍が数千年周期の変動（Heinrich events) を記録していること，4) 大紀町の酸素同位体変動が気温変動の成分を含むことなどの知見が提示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】25870147 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シャコガイ / 極端現象 / 古環境復元 / Sr/Ca比 / 古環境指標 / 成長線解析 / 微小領域分析 / 台風 / 化石 / 微量元素 / 安定同位体

【研究成果の概要】

極端現象の理解や将来予測のためには，日内スケールの高解像度な古環境情報が必要不可欠である．1日1本の日輪を刻みながら，百年以上にわたり通年で連続的に成長する高解像度の古環境復元に適した利点を持つシャコガイ殻に着目し，微小領域分析による日内スケールでの超高解像度古環境復元手法を確立することを目的とし研究を進めた．日輪間隔は夏期に成長速度が速く，冬期は成長速度が低下する季節周期を示す事が明らかとなった．成長方向に沿ってSr/Ca比を測定した結果，Sr/Ca比やMg/Ca比は明瞭な季節変動を示す事を明らかにした．一方，2マイクロメートルの高解像度分析の結果，明瞭な日周期を示す事を明らかにした．

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】水産学一般

【研究領域課題番号】24380104 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クロマグロ / 回遊 / 数理モデル / 安定同位体 / 耳石 / 微量元素 / 小型記録計 / 分集団 / 酸素安定同位体 / 水産学

【研究成果の概要】

クロマグロの分集団構造の把握のため、記録計から得られたデータの解析を行った。西部から東部太平洋への渡洋回遊を行う契機は，越冬海域に依存していることが示された。耳石酸素安定同位体比・微量元素，筋肉の窒素・炭素安定同位体比の生息環境履歴の無負荷型記録計としての有効性が示された。拡張型キネシスモデルは探索範囲・回数が主な制御要因であり，環境探索行動がモデル構築のキー・パラメータであることが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】23403014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

動物進化 / 新原生代 / 安定同位体 / 海綿動物 / 炭素循環 / 全球凍結 / 微量元素 / 古気候

【研究成果の概要】

新原生代に起こった多細胞動物の進化と気候激変を関連づけるために，中国・ブラジル・スペインでエディアカラ系の堆積岩を調査し，岩石・化石試料を採集した。その結果，貴州省において未記載の海綿骨片化石を，ブラジル国バーイア州では骨片を持たない海綿動物と思われる化石を発見した。後者に共産する直径4mmほどの球形構造はおそらく海綿動物の卵であると考えられる。炭素同位体層序の結果は，これらの海綿動物化石がエディアカラ紀前期のものであることを示す。この時期の地球表層は酸素に乏しく，海水には大量の有機物が懸濁していた。海綿動物はこの海洋条件に適応するため，固着性の濾過栄養動物として進化したと考えられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2015-03-31

【配分額】19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】21340149 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トゥファ / 鍾乳石 / 古気候解析 / 安定同位体 / アジアモンスーン / 微量元素

【研究成果の概要】

温暖化地球での気候変動予測するために必要な,高解像度の後期更新世～完新世古気候記録の抽出を目的として,鍾乳石とトゥファの同位体組成を解析した。その結果,国内2箇所から採集した石筍試料から新たな気候学的知見を得た。まず。広島県神石高原町の試料の分析結果は,後氷期の温暖化が汎世界的なタイミングと同調していることを示した。これは,従来の福井県での湖堆積物の研究結果とは合わない。また,新潟県糸魚川市の試料の分析結果は,日本海での完新世の降雪現象が冬のアジアモンスーン強度と日本海海水温に対して正の相関を持つことが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】20340146 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

太古代 / 堆積岩 / チャート / 縞状鉄鉱層 / 黒色頁岩 / 安定同位体 / 微量元素 / 同位体 / 微生物

【研究成果の概要】

豪北西部ピルバラ地域で採取された、約34.6億年前のチャートと約32億年前のチャート/BIF(縞状鉄鉱層)および黒色頁岩の陸上掘削試料を用いて、堆積当時の海洋環境および微生物活動を制約する研究を行い、以下の成果が得られた。約34.6億年のチャート試料中の主要元素とREE存在量から海底熱水活動由来の鉄が深海で酸化された事、ケイ酸塩成分の酸素同位体組成からは堆積環境の温度は極めて高かった事、海水-熱水混合モデルからは当時の深海の溶存酸素は64μg/kg(現在の量の1%)以上だった事、がわかった。約32億年前のBIFデータからも同様の結果が得られた。約32億年前の黒色頁岩の研究では、微生物による脱窒があった事、主にバクテリアからなる光合成主体の微生物活動が盛んだった事、局所的に嫌気的な深海では硫酸還元が行われていた事、等がわかった。太古代中期の海洋は、全般的に酸化的であるが局所的に嫌気層が発達する現代の海洋とほぼ同様な構造を持っていた事がわかった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2011

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】17340150 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トゥファ / 鍾乳石 / 古気候解析 / 安定同位体 / 微量元素 / 安定同位体比 / 降水量

【研究成果の概要】

地球温暖化に伴う気候変動予測のために必要な古気候データの解読を目的として, 石灰岩地域の河川に発達する炭酸塩堆積物であるトゥファを研究した。複数の堆積場で行った化学組成と安定同位体比の分析結果から, トゥファの発達機構に関するいくつかの新知見をあきらかにするとともに, 降水量と気温の情報を化学指標と関連付けることに成功した。トゥファは年縞組織を持ち, 数ミリ/年の速度で堆積するので, 高解像度の気候記録媒体になりうる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2008

【配分額】15,820千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 1,620千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】12640443 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トゥファ / 炭酸塩 / 古気候 / 安定同位体 / 微量元素 / シアノバクテリア / 炭酸塩堆積物

【研究成果の概要】

温帯〜亜熱帯地域の陸域古気候を定量的しかも高解像度で解析するために,トゥファは将来性のある試料であると言える.トゥファは石灰岩層地下水系より湧出した水から沈殿した炭酸塩堆積物である.科学研究費補助金の支給を受けて,研究代表者の研究グループは,1.いくつかのトゥファ堆積場において採集した水試料や堆積物試料を分析・観察し,トゥファの堆積機構を明らかにするとともに,トゥファの縞状組織は水温変化を反映した方解石の沈殿速度の季節的変化が原因で発達することを示した.また,2.トゥファの堆積に何らかの影響を及ぼすシアノバクテリアのバイオマスについても検討し,方解石の沈殿がシアノバクテリアの光合成により誘導されたとは言えないことも示した.さらに,3.トゥファ堆積物では水との間で,酸素炭素安定同位体比やMg/Ca比について平衡が成立していることが確かめた.
これらの成果を受けて,愛媛県城川町と岡山県新見市などから採集したトゥファ堆積物を用いた気候解析が実践し,まず,4.酸素炭素安定同位体比について検討した結果,水温の季節変化に支配されるδ^<18>Oは極めて規則的(夏に低く,冬に高い)に変化することを判明した.また,5.トゥファから降雨イベントの回数と時期が読み取れることを見出した.岡山県新見市のなどの縞状トゥファ試料には「年縞」のほかに,褐色を呈する幅0.1mmオーダーのバンドが認められる.この褐色バンドはSiやAlのX線強度曲線のピークと一致し,層位学的に対比すると,褐色バンドは降雨イベントの時期に一致することが判明した.
本研究により,トゥファの生成条件,縞状組織の生成機構,古環境解析法について,あらたな知見が数多く得られ,古環境研究の題材としてのトゥファの重要性が確認されることになった.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2000 - 2001

【配分額】3,200千円 (直接経費: 3,200千円)

【研究分野】胎児・新生児医学

【研究領域課題番号】09671198 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

trace element / stable isotope / neutrone capture analysis / neonate / SIDS / calcium / ^<13>C breath test / trace elements / helycobacter pylor / meonate / trace mineral

【研究成果の概要】

最終年度であり、4年間の研究のまとめの年とした本研究の主たる目的は、生体内の微量元素の測定の医学的応用であった。当初は放射化分析により、生体内の微量元素を個体発生の各時期に測定し、その変化と発生学的・発育学的特異点を見つけることを目的とした。しかし方法論は確立したが、生体サンプルの収集が困難であるところから、主たる研究内容は、方法論の検討となった。その中で家族の同意を得て解剖時の組織片を利用することのできた5例の乳児の突然死例において、放射化分析を行ったところ、乳幼児突然死症候群のグループにそれ以外のグループよりもカルシウム濃度が高いことが示された。今後のこの分野の研究の道を開く手掛かりとなるものと考えられる。また、生体中に微量にしか含まれないが、traceとしては重要である安定同位元素の中で、^<13>Cを用い新生児・乳児の肝機能および消化管機能の測定を行う基礎的な検討を行った。安定同位元素を標識した化合物を投与した後の呼気を収集して測定する^<13>C呼気テストは安全かつ簡便であり、今後のベットサイドの生体に対する種々の測定のtraceとして有用であることが確認された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】1997 - 2000

【配分額】1,900千円 (直接経費: 1,900千円)