【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】13304043 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海底熱水系 / 地下生物圏 / ガスハイドレート / 冷湧水帯 / イオウ / 同位体 / 黒鉱鉱床 / 化学合成 / イオウ同位体 / 硫化鉱物 / 硫酸還元バクテリア / 硫酸塩鉱物 / 炭素同位体 / 水曜海山 / 硫黄同位体 / 微生物 / 微量元素 / 化学合成細菌 / 交換反応 / 質量分析計

【研究成果の概要】

海底熱水系・冷湧水系の海底面下には、高い化学的自由エネルギーのフラックスに支えられた、大規模な地下生物圏が存在している可能性がある。この地下生物圏は、地球表層における光合成とは全く独立に有機物を化学合成していると考えられ、全地球上の炭素などの物質収支を解明する上からもその生産規模の推定が重要な課題となっている。
そこで、海底熱水域、ガスハイドレート地域、および化石海底熱水鉱床から試料を採集し、主として同位体を用いて以下の成果を得た。伊豆小笠原島弧のデイサイト質海底火山である水曜海山の海底熱水系の地下生物圏には硫酸還元バクテリア卓越しており、イオウ代謝が起こっていることが期待される。そこで、海底下の堆積物、岩石中に見られる黄鉄鉱のイオウ同位体の測定を行った所、中央部の硫化物はδ^<34>S=+1-4‰の範囲に入りマグマ起源として整合的である。一方、東部熱水帯において中央部のそれに比べ2-3‰軽いものが見つかった。
バンクーバー沖のハイドレートリッジの第三紀、第四紀の海成層、および、北極海に面したマッケンジーデルタの永久凍土とその下位の第三紀および白亜紀層中にはガスハイドレートを含む堆積物が広く分布する。後者の間隙水の硫酸イオウおよび堆積性の黄鉄鉱のイオウ同位体比はそれぞれδ^<94>S=+16.7‰ to +35.9‰および+3.8‰ to +35.1‰であった。これは海水起源の硫酸が閉鎖系ないしは半閉鎖系の環境で還元されて生成したものと考えられる。
東海沖の竜洋海底谷より採集された冷湧水バクテリアマットについて、有機物は、藻類、好気性バクテリア、メタン酸化を行なっているアーケアなど異なった数種の起源の有機物の混合である事が明らかになった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】51,740千円 (直接経費: 39,800千円、間接経費: 11,940千円)