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Secular change of atmospheric pCO2 based on bulk fluid inclusion analysis

Research Project

Project/Area Number 19K14834
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 17050:Biogeosciences-related
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

Saito Takuya  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 准研究員 (50760617)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords熱水性石英 / 流体包有物 / 大気CO2濃度 / 海洋底熱水活動 / 地球史 / 大気CO2分圧 / 二酸化炭素 / 大気CO2分圧変動 / 石英
Outline of Research at the Start

大気CO2分圧 (以後、pCO2) の変動を見積もることは、地球の表層進化を読み解く上で重要である。しかし、現状のpCO2変動の推定は、手法的にも復元可能な年代的にも限られている。近年、熱水性石英中の流体包有物を用いた古大気組成の推定が行われている。そこで、本研究では、熱水性石英中のFIを用い、溶存イオン分析、溶存ガス分析を行い、pCO2変動を見積もる。本研究により、初めて35億年前から現在までの定量的なpCO2変動推定に基づく、表層環境進化の議論を可能となる。

Outline of Final Research Achievements

In this study, to reveal the variations in atmospheric carbon dioxide (pCO2) throughout Earth's history, we analyzed fluid inclusions in hydrothermal quartz ranging from 45 million to 3.5 billion years old. By combining analyses of dissolved gases in fluid inclusions, Ar isotopic ratios, and dissolved ions, we estimated pCO2 levels for 2.4 billion and 3.5 billion years ago. Notably, the samples from 3.5 billion years ago exhibited high CO2 concentrations, suggesting that pCO2, a driver of global warming, has decreased from the Archean to the Proterozoic eons.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、地球温暖化などの目の前にある環境問題を、地球の46億年の歴史を通じて理解を深める上で重要です。また、太陽系外で地球型惑星を調査する際にも、本研究の様に地球環境の変動の幅を理解することは重要です。
本研究手法は、既存の古土壌やモデル計算に基づいたpCO2推定とは独立しているため、pCO2変動の経年変化を補強もしくは、新たな変動パターンを提供することができます。さらに幅広い時代の試料が産しているため、広範な年代幅の推定値を提供することができます。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Detection of phosphates originating from Enceladus’s ocean2023

    • Author(s)
      Postberg Frank、Sekine Yasuhito、Klenner Fabian、Glein Christopher R.、Zou Zenghui、Abel Bernd、Furuya Kento、Hillier Jon K.、Khawaja Nozair、Kempf Sascha、Noelle Lenz、Saito Takuya、Schmidt Juergen、Shibuya Takazo、Srama Ralf、Tan Shuya
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 618 Issue: 7965 Pages: 489-493

    • DOI

      10.1038/s41586-023-05987-9

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Stable Abiotic Production of Ammonia from Nitrate in Komatiite-Hosted Hydrothermal Systems in the Hadean and Archean Oceans2021

    • Author(s)
      Nishizawa Manabu、Saito Takuya、Makabe Akiko、Ueda Hisahiro、Saitoh Masafumi、Shibuya Takazo、Takai Ken
    • Journal Title

      Minerals

      Volume: 11 Issue: 3 Pages: 321-321

    • DOI

      10.3390/min11030321

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Long-term evolution of hydrothermal fluid chemistry on Earth2023

    • Author(s)
      水上 勇佑、丹 秀也、関根 康人、渋谷 岳造、齋藤 拓也、高橋 嘉夫
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 地球初期海底熱水系におけるアンモニア生成の化学と同位体効果の実験的研究2023

    • Author(s)
      西澤 学、齋藤 拓也、眞壁 明子
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Diversity of hydrothermal systems in various dissolved carbonate and sulfate in seawater: Implications for Earth’s evolution2023

    • Author(s)
      Yusuke Mizukami, Shuya Tan, Yasuhito Sekine, Takazo Shibuya, Takuya Saito, Yoshio Takahashi
    • Organizer
      Water-Rock Interaction
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] エンセラダスの海から地球生命を考える2023

    • Author(s)
      関根 康人、Postberg Frank、丹 秀也、渋谷 岳造、齋藤 拓也
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigations of phosphate behavior within subsurface ocean of Enceladus through hydrothermal experiments and geochemical modeling2023

    • Author(s)
      丹 秀也、関根 康人、渋谷 岳造、齋藤 拓也
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] エンセラダス地下海のリン濃集と太陽系での前生命化学進化の多様性2022

    • Author(s)
      関根 康人, ポストバーグ フランク,丹 秀也,渋谷 岳造,齋藤 拓也
    • Organizer
      日本惑星科学会2022年秋季講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Detection of Phosphate in Enceladus' Ocean: Its Implications for Geochemistry and Habitability2022

    • Author(s)
      SEKINE YASUHITO,Postberg FRANK,Klenner Fabian,Glein Christopher R,Zou Zenghui,Abel Bernd,Hillier Jon,Khawaja Nozair,Kempf Sascha,Nolle Lenz,SAITO TAKUYA,Schmidt Juergen,SHIBUYA TAKAZO,Srama Ralf,Tan Shuya
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] エンケラドスの天体形成時の条件を模擬したメタン生成実験2021

    • Author(s)
      工藤 久志、上田 修裕、齋藤 拓也、渋谷 岳造
    • Organizer
      日本地球化学会 第68回年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Radiocarbon and noble gas isotope study to constrain origin of methane in Hakuba Happo serpentinite-hosted hot spring2020

    • Author(s)
      須田 好、阿瀬 貴博、宮入 陽介、横山 祐典、松井 洋平、上田 修裕、齋藤 拓也、佐藤 友彦、澤木 佑介、中井 亮佑、玉木 秀幸、高橋 浩、森川 徳敏
    • Organizer
      JpGu - AGU Joint Meeting 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] エンセラダスの水素に富む海底熱水環境2020

    • Author(s)
      渋谷 岳造、沼保 壮太、上田 修裕、菊池 早希子、高谷 雄太郎、齋藤 拓也、阿部 真理子、冨田 勝、高井 研
    • Organizer
      JpGu - AGU Joint Meeting 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 海底熱水環境における非生物学的硝酸還元反応と初期地球窒素循環2020

    • Author(s)
      西澤 学、齋藤 拓也、眞壁 明子、渋谷 岳造、高井 研
    • Organizer
      JpGu - AGU Joint Meeting 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 初期地球深海熱水環境における非生物学的硝酸還元反応とその意義2019

    • Author(s)
      西澤 学、齋藤 拓也、眞壁 明子、渋谷 岳造、高井 研
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] コマチアイト熱水環境における非生物学的硝酸還元と初期地球窒素循環2019

    • Author(s)
      西澤 学, 斎藤 拓也, 眞壁 明子, 渋谷 岳造, 高井 研
    • Organizer
      日本地球化学会第65回年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Constrains on the origin of fluid trapped in hydrothermal quartz from 2.4 Ga Ongeluk Fm., South Africa2019

    • Author(s)
      Saito, T., Qiu, H-N., Shibuya, T., Komiya, T. & Maruyama, S.
    • Organizer
      Goldschmidt 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Origin of Methane in Hakuba Happo Serpentinite-Hosted Hot Spring: 14C and Noble Gas Study2019

    • Author(s)
      Suda K, Aze T, Miyairi Y, Yokoyama Y, Matsui Y, Ueda H, Saito T, Sato T, Sawaki Y, Nakai R, Tamaki H, Takahashi H & Morikawa N
    • Organizer
      Goldschmidt 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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