【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】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】14253007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

太古代 / 微生物 / 地球環境 / 古地磁気 / ピルバラ / 掘削 / 風化 / バイオマーカー / 環境 / メタン酸化細菌 / 硫酸還元バクテリア / 原始地球 / 生命 / 共進化

【研究成果の概要】

本研究の目的は,太古代の生物種の時空分布を知り、生命を取り巻く地球化学的環境を調べ、これらの共進化を規制した地球物理学的要因を明かにすることである。本年度はオーストラリア、ピルバラ地域において昨年度目的を達することができなかったTumbiana Formation(2.76Ga)中のストロマイト堆積層を再度掘削した。アメリカNASA生物学研究所、オーストラリアの研究者に加えて、本年度はアメリカの研究グループ、Deep Time Drilling Projectが加わって続行した。
現在まで室内実験で基礎的顕微鏡観察、生物化石の電子顕微鏡観察、有機炭素のC, H, N, Sの含有量およびSとCの同位体組成から生物種の特定,岩石の主要・微量化学組成から地球化学的環境の推定、岩石磁気の測定と古地磁気の推定を行った。その結果は、平成16年3月〜4月に行われたにNASAで行われる宇宙生物科学国際会議を皮切りに、ヨーロッパ地球物理学連合、国際地質学会、ゴールドシュミット国際会議、アメリカ地球物理学連合であわせて21件の国際発表で成果を報告した。国内学会で18件の発表を行った。さらに一般向けの講演会を行ったほか、その成果を伝えてほしいとの要請を受けて、筑波大学の集中講義も行った。成果のほとんどはまだ口頭発表の段階にある。
主な成果は、生物の多様化の歴史を明らかにしたことである。34.6億年前には鉄バクテリアやメタン生成細菌が活動していたが、27.7億年前には急激に多様化し、メタン生成細菌、メタン酸化細菌、硫酸還元バクテリア、シアノバクテリア、さらに真核生物の可能性も示唆した。
さらに、34.6億年前の地球の磁場の存在を明らかにした。これは地球最古のダイナモ磁場である。地球の磁場がさらに強力になってきた28億年前に、生物の多様化が急激に進んだと考えられる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円)