【研究領域課題番号】19KK0083 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

古環境復元 / 炭酸塩 / 地球化学 / 質量分析 / 年代測定 / 炭酸塩試料 / ウランートリウム年代測定 / NanoSIMS

【研究成果の概要】

本研究では，サンゴ骨格・鍾乳石・二枚貝など付加成長する炭酸塩試料について，高精度年代決定法と高解像度元素・同位体分析法を融合させることにより，過去の環境を長期間かつ高精度で復元することを目的とする．具体的には，炭酸塩試料のウラン－トリウム年代測定法の世界的権威である国立台湾大学のSHEN教授との共同研究を通じて，炭酸塩試料の年代を高精度で決定するとともに，二次イオン質量分析計(NanoSIMS)等を用いて高解像度の微量元素分析を行なうことによって，氷期・間氷期サイクルや地球温暖化に対してアジアモンスーン・エルニーニョ・太平洋十年規模振動がどのように対応してきたか，といった問題の解明を目指す．
2021年度は新型コロナウイルス感染症の影響で，海外渡航を伴う人的な国際交流が難しく，様々な制約の中でも実施可能な分析等について進めた．昨年度から引き続き，レーザー誘起ブレークダウン分光分析法LIBSと高感度窒素安定同位体比質量分析法を組み合わせた，局所窒素同位体比分析法に関する基礎実験を進めた．その結果，生物起源炭酸塩について数百マイクロメートルの領域から窒素同位体比を実用的な精度で分析できる可能性が示された．
また，長寿二枚貝ビノスガイの分析を古環境復元に応用するために，局所分析法を用いて微量元素変動メカニズムについて検討を進めた．殻のストロンチウム／カルシウム比とマグネシウム／カルシウム比については殻の微細構造に強く影響を受けることが明らかとなった．一方，バリウム／カルシウム比については環境変化の影響を記録している可能性が示された．さらに若手外国人研究者の養成を目的として，大気海洋研究所においてEscobar-Nakajima博士を雇用して研究活動を進めた．

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2019-10-07 - 2023-03-31

【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】環境動態解析

【研究領域課題番号】17H00777 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火山活動 / 炭酸塩 / 地球化学 / 質量分析 / 火山噴火 / 微量元素 / 古環境試料 / 海洋科学 / 火山 / 気候変動 / 環境分析

【研究成果の概要】

本研究は、古環境試料の年代測定と元素・同位体分析を組み合わせることで、過去の巨大噴火履歴の復元を目指した。U-Th放射非平衡年代測定法を駆使して、過去の大規模噴火時期の年代を持つ石筍試料を入手した。LIBS（レーザーを用いた元素分析装置）を導入し、過去の大規模噴火・火山活動の情報を記録していると考えられる石筍等の炭酸塩試料の分析手法を開発した。そして、微小領域を分析可能な他の装置と組み合わせて微量元素を測定し、濃度分布・異常と火山活動の関係を調査した。また、過去と現在の火山活動を比較するため、箱根山などの火山を観測して活動を評価した。

【研究の社会的意義】

これまで、火山活動や巨大噴火は大気海洋へ物質を供給し、生物の繁栄・絶滅などに影響してきた。その活動履歴を復元することは、地球環境や生物の進化史を紐解く上で重要な意義を持つ。本研究では炭酸塩試料の分析手法を開発して、いくつかの強力な手法と組み合わせることで、火山活動の活発化に関係する可能性がある元素濃度の異常などを検出した。また、過去の火山活動と比較するため現在活発な火山の調査も行った。得られた研究成果は、過去・現在の火山活動の地球環境への影響を解明するために役立つ、学術的・社会的意義の高いものであり、学術誌や学会において随時報告を行った。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】43,420千円 (直接経費: 33,400千円、間接経費: 10,020千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】24221002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

環境変動 / 古環境復元 / 海洋科学 / 地球化学 / 質量分析 / 地球科学 / 海洋化学 / NanoSIMS

【研究成果の概要】

サンゴや二枚貝などの海洋生物は、成長する際の周囲の水温や塩分などの環境情報を記録しながら炭酸塩を主成分とする骨格や殻を作る。従来の分析手法と比較して非常に高い空間分解能で固体試料が分析可能な二次元高分解能二次イオン質量分析法（NanoSIMS）を、生物起源炭酸カルシウム試料に応用する事で、飛躍的に高い時間解像度で過去の環境や生態的な情報を復元することに成功した。また生物起源炭酸カルシウムに安定同位体を用いてラベリングする手法を確立した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-05-31 - 2017-03-31

【配分額】194,610千円 (直接経費: 149,700千円、間接経費: 44,910千円)

【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】20740314 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地球化学 / 地殻・マントル物質 / 地球・惑星内部構造 / 同位体 / 質量分析 / 希ガス / ハロゲン / 中性子照射

【研究成果の概要】

本研究では、原子炉における中性子照射による核変換を応用した、希ガス・ハロゲン多元素同時分析の手法を確立した。これをマントルカンラン岩やダイヤモンドなどの地球深部由来の試料に用いることによって、マントルへの表層からの水の沈み込みと、深部マントル物質の上昇が、いずれも深さ100～200kmのマントルにおいて活発に起こっている地球化学的な証拠を見出した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】17310005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地球科学 / 海洋生態 / ケイ素 / 珪藻 / 安定同位体 / 質量分析 / 生物ケイ酸 / 植物プランクトン / ケイ藻 / 地球化学 / ケイ酸

【研究成果の概要】

ケイ素安定同位体を用いて海洋表層での珪藻類による生物ケイ酸(珪藻殻)の生産速度と珪藻殻からのケイ酸溶解速度を測定する手法を開発し、西部北太平洋亜寒帯域の表層における生物ケイ酸の生産と溶解のバランスについて研究を行った。
ケイ素安定同位体比の測定法として二重収束型誘導結合プラズマ質量分析計の適用について検討した結果、バックグラウンド補正を適切に行うことにより、従来用いられていた負イオン表面電離型質量分析法と同程度以上の測定精度が得られることが明らかになり、簡便な前処理のみでケイ素同位体比を測定する手法として確立した。
春季に珪藻類の顕著なブルームが出現する北海道東沖親潮・混合域において有光層内の珪藻群集によるケイ酸取り込みと生物ケイ酸溶解速度を測定した結果、ブルーム終焉後は珪藻による生物ケイ酸の水柱あたりの生産に比べて溶解が上回っており、溶解した溶存ケイ酸が珪藻の増殖に寄与していると考えられた。
西部北太平洋亜寒帯海域でネット採集した現場の珪藻群集のケイ酸殻を用いた溶解実験を行い、種組成によって溶解速度に違いが認められること、溶解速度の違いから珪藻殻を溶解しやすい部位と溶解しにくい部位に分けて考えることが適切であること、溶解途中における殻構造の形態的変化の種による違いが珪藻殻の表面積:体積比の変化を生み出して溶解速度を決める一因になっている可能性を示した。
これらの結果から海洋表層におけるケイ素の循環を見積もったところ、珪藻によって生産された生物ケイ酸の大部分が表層で溶解し再循環していると推測されたが、実際には深層水中にも溶解途中の珪藻殻が観察されたことから、糞粒など珪藻殻を溶解から保護した状態で表層から深層に輸送する過程の寄与も無視できないと考えられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】16,350千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 750千円)