鉄マンガン酸化物中のテルル同位体比を用いた古海洋環境の復元

• Project/Area Number: 21K17881
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
• Research Institution: Gakushuin University
• Principal Investigator: 深海 雄介 学習院大学, 理学部, 助教 (10754418)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: テルル / 同位体分別 / 鉄マンガン酸化物 / MC-ICP-MS / 古海洋環境 / 非質量依存同位体分別

Outline of Research at the Start

環境中で起きる安定同位体比の変動は、変動が起きた際の化学環境を反映するため、過去の環境変動を読み取るための強力な指標となる。申請者はこれまでに報告例の乏しいテルルの高精度同位体分析手法を開発した。この手法を海洋底に広く分布する鉄マンガン酸化物へと適用した結果、同位体比が海洋の酸化還元状態と対応する可能性が示唆された。本研究では、海洋に普遍的に存在する鉄マンガン酸化物中のテルルについて、同位体比の変動を支配する海洋環境の化学因子を明らかにする。 過去の海洋環境を記録している鉄マンガンクラスト試料へと応用し、環境変動の指標としてのテルル同位体比の有用性を検証し、新しい古海洋環境推定手法を構築する。

Outline of Annual Research Achievements

鉄マンガンクラストに記録された現在から過去にいたる海洋環境の情報をテルル安定同位体比の変動から復元することを目的とする。本年度は同位体比の測定に用いている分析手法についての再検討を進めた。本研究の同位体分析では分析時に起きる同位体分別の補正に濃縮同位体スパイクを用いた手法を用いているが、この手法では測定値の解析の前提として分析時の分別が同位体質量に依存することを仮定している。近年の同位体分析の高精度化に伴い、分析時あるいは分析前処理時の分別として質量に依存しない同位体分別の報告が増えつつあり、分析値の不確かさの原因になる可能性が指摘されてきている。そのため、天然試料の測定値として得られた同位体比の変動が分析時の変動によるものではないことを精密な解析により判断する必要がある。分析時の同位体比変動要因の一つとして挙げられる磁気同位体効果について室内実験を行い、その同位体比変動を高精度測定することで、分別の特徴を他の要因による変動から精密に区別できるかどうかを検討した。その結果、これまで奇数同位体を偶数同位体から分別させるという特徴を持つことが知られている磁気同位体効果による分別について、理論的に予測されていた奇数同位体間の分別の相対関係の特徴を実験的に確認することができた。本研究で着目するテルルは奇数同位体を2つ持つため、両者の偶数同位体に対する変動の相対関係を正確に測定することにより、より精密な同位体分析手法を構築できる可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

測定データを取得するための同位体分析手法についての見直しを行っているためやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

分析手法の見直しと並行して、鉄マンガンクラスト表面から深さ方向に分割して採取した試料について年代方向の同位体比変動の高精度分析を行うための準備を進め、手法見直しの完了次第、測定データを取得していく予定である。

Research Products

• [Journal Article] Variation in the relationship between odd isotopes of tin in mass-independent fractionation induced by the magnetic isotope effect (2024)
  • Author(s): Fukami Yusuke、Ariizumi Ryoko、Ijichi Yuta、Ohno Takeshi、Kashiwabara Teruhiko、Shibuya Takazo、Suzuki Katsuhiko、Hirata Takafumi
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 121 Issue: 17 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1073/pnas.2321616121
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Historical changes of 236U/238U and 235U/238U isotopic ratios in Tokyo Bay from the 1960s to the 2000s (2022)
  • Author(s): Yoshida Ami、Shikimori Junko、Ohno Takeshi、Ijichi Yuta、Fukami Yusuke、Sakata Masahiro、Hirata Takafumi
  • Journal Title: Journal of Environmental Radioactivity Volume: 255 Pages: 107011-107011
  • DOI: 10.1016/j.jenvrad.2022.107011
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tellurium stable isotope composition in the surface layer of ferromanganese crusts from two seamounts in the Northwest Pacific Ocean (2021)
  • Author(s): Yusuke Fukami, Teruhiko Kashiwabara, Hiroshi Amakawa, Takazo Shibuya, Akira Usui, KatsuhikoSuzuki
  • Journal Title: GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA Volume: 318 Pages: 4279-4291
  • DOI: 10.1016/j.gca.2021.12.005
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 重元素の磁気同位体効果による非質量依存同位体分別の地球化学的応用 (2023)
  • Author(s): 深海雄介、有泉涼子、大野剛、伊地知雄太、柏原輝彦、鈴木勝彦、平田岳史
  • Organizer: 日本地球化学会第70回年会
• [Presentation] 核スピンおよび分子の対称性に起因する非質量依存同位体分別の基本原理と地球化学への応用 (2023)
  • Author(s): 深海雄介
  • Organizer: 第２０回同位体科学研究会
  • Invited
• [Presentation] 北西太平洋の2海山における鉄マンガンクラスト表面のテルル同位体分析 (2022)
  • Author(s): 深海雄介、柏原輝彦、天川裕史、渋谷岳造、臼井朗、鈴木勝彦
  • Organizer: 日本地球化学会第69回年会