白亜紀海洋無酸素事変1bと大規模火成活動の関係解明に向けて

• Project/Area Number: 19J20708
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 17050:Biogeosciences-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松本 廣直 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: オスミウム / 白亜紀中期 / 海洋無酸素事変 / 大規模火山活動 / オスミウム同位体比 / 白亜紀 / 大規模火成活動 / Oceanic Anoxic Event / Osmium / Cretaceous / Extinction

Outline of Research at the Start

中生代白亜紀中ごろに発生した海洋無酸素事変(OAE)1bは白亜紀で最大の浮遊性有孔虫の絶滅をもたらした大規模な海洋の貧酸素化イベントである。近年の研究でOAE1bと大規模火成活動との関連が議論されているが、いまだ確たる証拠は得られていない。本研究では海中火成活動の指標となる堆積岩中のオスミウム(Os)同位体比を用いてOAE1bと大規模火成活動との関連を議論する。

Outline of Annual Research Achievements

本年度では、白亜紀前期Hauterivianの堆積岩を用いて古海水のOs同位体比の復元を行った。これにより白亜紀中期を網羅する海洋Os同位体比層序の復元を完了した。得られた結果から、Early Aptian, Albian, CenomanianにOs同位体比が急激にマントルの値に近づくことが判明した。これはこの時期に巨大火成岩岩石区(large igneous provinces)形成に伴う大規模な海底火山活動が存在していたことを示唆している。またそのうちのいくつかは海洋の貧酸素化に対応していることが判明した。これらの結果から白亜紀中期の海洋無酸素事変には火山活動に関連する比較的グローバルなものと、モンスーン強度の変化に伴うローカルな海洋酸化還元状態の変化の2種類あることが示唆された。また、白亜紀中期の寒冷期(アプチアン)には熱水活動が強く、温暖期(セノマニアン)には弱かったことが判明した。このことは熱水活動とそれに引き続く二酸化炭素の放出が白亜紀中期の温暖化を引き起こしたとする説に異を唱えるものである。この時期には環太平洋や、高緯度陸上域での火山活動が多発していたことから、陸上火山活動が白亜紀の温暖化の原因である可能性が高いと結論付けた。
また白亜紀前期のHauterivianには40万年の離心率に応じて海水のOs同位体比が大きく変動していることが判明した。この結果は離心率に応じたモンスーン活動の変化に応じて大陸風化強度が変化していた可能性が示唆された。
これまで得られた結果をまとめ、複数の学会発表・国際誌へ投稿を行い受理された。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Urbino(イタリア)
• [Int'l Joint Research] Universidade de Sao Paulo(ブラジル)
• [Int'l Joint Research] University of Urbino(イタリア)
• [Int'l Joint Research] DiSPeA, University of Urbino(イタリア)
• [Journal Article] Mid-Cretaceous marine Os isotope evidence for heterogeneous cause of oceanic anoxic events (2022)
  • Author(s): Matsumoto Hironao、Coccioni Rodolfo、Frontalini Fabrizio、Shirai Kotaro、Jovane Luigi、Trindade Ricardo、Savian Jairo F.、Kuroda Junichiro
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1038/s41467-021-27817-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Osmium Isotopic Evidence for Eccentricity‐Paced Increases in Continental Weathering During the Latest Hauterivian, Early Cretaceous (2021)
  • Author(s): Matsumoto H.、Coccioni R.、Frontalini F.、Shirai K.、Kuroda J.
  • Journal Title: Geochemistry, Geophysics, Geosystems Volume: 22 Issue: 12
  • DOI: 10.1029/2021gc009789
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Marine Os isotopic evidence for multiple volcanic episodes during Cretaceous Oceanic Anoxic Event 1b (2020)
  • Author(s): Matsumoto Hironao、Kuroda Junichiro、Coccioni Rodolfo、Frontalini Fabrizio、Sakai Saburo、Ogawa Nanako O.、Ohkouchi Naohiko
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 10 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1038/s41598-020-69505-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Estimation of the duration of Ontong Java Nui volcanism from osmium and carbon isotopic record of the tuffaceous carbonate sequence at the Mid-Pacific Mountains (2021)
  • Author(s): Matsumoto, H., Kuroda, J., Shibuya, T., Shirai, K.
  • Organizer: Japan Geoscience Union
  • Invited
• [Presentation] Eccentricity paced increase in the continental weathering in the latest Hauterivian, Early Cretaceous (2021)
  • Author(s): Matsumoto H., Coccioni, R., Frontalini, F., Shirai, K., Kuroda, J.
  • Organizer: Japan Geoscience Union
  • Invited
• [Presentation] Marine Os isotope record from the uppermost Barremian to the lowest Turonian (2021)
  • Author(s): Matsumoto H., Coccioni, R.,. Frontalini, F., Shirai, K., Kuroda, J.
  • Organizer: Japan Geoscience Union
• [Presentation] Aptian marine Os isotope as a proxy for multiple volcanic activities in the mid-Cretaceous (2020)
  • Author(s): Matsumoto H., Kuroda, J., Coccioni, R., Frontalini, F.
  • Organizer: Joint meeting of JpGU and AGU
• [Presentation] 白亜紀古世アプチアンからアルビアンにかけての海洋Os同位体比層序:海洋無酸素事変と大規模火成活動との関連解明に向けて (2020)
  • Author(s): 松本廣直、黒田潤一郎、Rodolfo Coccioni、Fabrizio Frontalini、坂井三郎
  • Organizer: 日本古生物学会第 169 回例会
• [Presentation] 白亜紀アプチアン/アルビアン境界における海洋オスミウム同位体比記録の復元: Oceanic Anoxic Event 1bと大規模火成活動との関連解明にむけて (2019)
  • Author(s): Matsumoto, H., Kuroda, J., Coccioni, R., Ohkouchi, N., Ogawa, O., N., Sakai, S., Suzuki, K., Frontalini, F., Mazzoli
  • Organizer: Japan Geoscience Union
• [Presentation] Paleo-ocean Osmium isotope record across the Aptian-Albian boundary from the Tethys and the Pacific region (2019)
  • Author(s): Matsumoto, H., Kuroda, J., Coccioni, R., Ohkouchi, N., Ogawa, O., N., Sakai, S., Suzuki, K., Frontalini, F., Mazzoli
  • Organizer: 13th International Conference on Paleoceanography
  • Int'l Joint Research