顕生代付加体のFe-Mn堆積物のOs同位体組成から解読する海水組成の経年変動

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15204048
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 泰浩 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (40221882)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 勝彦 海洋科学技術センター, 固体地球総合フロンティア研究システム, グループリーダー(研究職) (70251329)
• Keywords: Os同位体 / Fe-Mn堆積物 / アンバー / 付加体 / 日本列島 / 顕生代 / 海水 / 経年変動

Research Abstract

海水の化学組成は,主に大陸地殻からの河川や風成塵,海嶺からの熱水,さらに宇宙塵などの宇宙起源物質の流入フラックスの相対的な強度変化によって変動しており,さらにこのような経年変動は,グローバルな表層環境の変遷を支配する重要なファクターであると考えられている.この海水組成の経年変動を解明するために,近年,Re-Os放射壊変系が注目されている.海水中のOsは鉄に富んだ熱水性堆積物,マンガンノジュール,遠洋性粘土中の鉄・マンガン酸化物などに吸着されているので,こうした堆積物はグローバルなOs同位体比のトレーサーとして極めて有効である.そして,このような海底堆積物を用いて,80Ma以降の海水のOs同位体比変動曲線が得られている(例えば,Pegram et al., 1992 ; Peucker-Ehernbrink et al., 1995 ; Pegram and Turekian, 1999).より古い地質年代のOs同位体比変動曲線を復元するためには,付加体中の熱水性Fe-Mn堆積物が有効である.
日本列島の付加体からはこのようなFe-Mn堆積物が数多く報告されている.現在までに,我々はこれら付加体中のFe-Mn堆積物の化学組成について検討を行い,これらの堆積物が中央海嶺近傍で堆積した熱水性堆積物であることを明らかにしている(例えば,藤永ほか,1999;藤永・加藤,2001).このことは,日本列島付加体中のFe-Mn堆積物が当時の海水の初生的な情報を比較的よく保持しており,これらが過去の海水のOs同位体トレーサーとして極めて有効であることを示している.また,それらの堆積年代は,放散虫やコノドントによって非常に高い時間解像度で決定されているため,広い地質年代をカバーするOs同位体比変動を復元するのに最適である.このような観点から,本研究では,千葉県嶺岡地域(50〜40Ma),和歌山県龍神地域(70〜65Ma),徳島県牟岐地域(78〜65Ma),高知県横浪地域(141〜135Ma)および岩手県川目地域(367〜363Ma)から採取したFe-Mn堆積物のOs同位体組成を検討した.Fe-Mn堆積物から復元した顕生代海水の^<187>Os/^<188>Os比は,50〜40Maでは0.45〜0.55, 78〜65Maでは0.49〜0.62, 70〜65Maでは0.42〜0.55, 141〜135Maでは0.56,そして367〜363Maでは0.48〜0.57であり,現在の海水と同じような高いOs同位比(^<187>Os/^<188>Os=1.06)は認められない.このことは,40Ma以降のOs同位体比の急激な上昇が(ヒマラヤの隆起に伴う陸源フラックスの急激な増加によると考えられる),地球史上極めて特異な地質現象であったことを示唆している.こうした研究結果の一部については,すでに地球科学分野の最も重要な国際誌であるGeologyに投稿した.また現在さらに別の論文をEarth and Planetary Science Lettersに投稿するために準備している.

Research Products

• [Publications] Kato, Y., Nakamura, K.: "Origin and global tectonic significance of Early Archean cherts from the Marble Bar greenstone belt, Pilbara Craton, Western Australia"Precambrian Research. 125. 191-243 (2003)
• [Publications] Kato, Y.: "Banded iron formations : Their genesis and implications for Precambrian Earth"Geochimica et Cosmochimica Acta. 67/18S. A204 (2003)
• [Publications] Nakamura, K., Kato, Y.: "3.46 Ga seafloor hydrothermal alteration as a CO2 sink"Geochimica et Cosmochimica Acta. 67/18S. A326 (2003)
• [Publications] Suzuki, K., Kato, Y.: "Re-Os isotope systematics of 3.8 Ga banded iron formation and cherts from Isua supracrustal belt, SW Greenland"Geochimica et Cosmochimica Acta. 67/18S. A459 (2003)
• [Publications] Fujinaga, K., Kato, Y., Suzuki, K.: "Osmium isotopic composition of umbers in the late Cretaceous Japanese accretionary complex"Geochimica et Cosmochimica Acta. 67/18S. A109 (2003)
• [Publications] Hirata, T., Kato, Y., Endo, K., Hashimoto, J., Kouge, I.: "Isotopic fractionation of Fe through biochemical processes"Geochimica et Cosmochimica Acta. 67/18S. A149 (2003)
• [Publications] 加藤泰浩: "全球凍結現象に伴って堆積した鉄鋼層の特異性"月間地球. 26/3. 173-176 (2004)
• [Publications] Hattori, Y., Suzuki, K., Honda, M., H.Shimizu: "Re-Os isotope systematics of the Taklimakan Desert sands, moraines and river sediments around the Taklimakan Desert, and of Tibetan soils"Geochimica et Cosmochimica Acta. 67. 1195-1205 (2003)
• [Publications] Suzuki, K., Aizawa, Y., Tatsumi, Y.: "Osmium transport during dehydration processes in the subducted slab : experiments and implications for the Os isotopic compositions of arc magmas"IFREE REPORT for 2001-2002. 1. 107-110 (2003)
• [Publications] Suzuki, K., Honda, M.: "Analytical method of osmium and rhenium isotopes"IFREE REPORT for 2001-2002. 1. 379-381 (2003)
• [Publications] Honda, M., Suzuki, K., Tatsumi, Y.: "Re-Os isotope systematics of HIMU oceanic island basalts from Tubuai, Polynesia"IFREE REPORT for 2001-2002. 1. 383-386 (2003)
• [Publications] Honda, M., Yabuki, S., Suzuki, K., Ye, W., Tatsumi, Y.: "Re-Os isotope systematics of loess and paleosol from Yili Basin, NW China : Implications for the Loess-paleosol sequence osmium isotope record"IFREE REPORT for 2001-2002. 1. 387-389 (2003)
• [Publications] Shinotsuka, K., Suzuki, K., Tatsumi, Y.: "Determination of platinum group elements using preconcentration by nickel sulfide fire assay, followed by tellurium coprecipitation"IFREE REPORT 2001-2002. 1. 373-378 (2003)
• [Publications] Suzuki, K.: "Reply to "Accurate and precise Re-Os molybdenite dates from the Galway Granite, Ireland" by Selby et al. : Critical comments on "Disturbance of the Re-Os chronometer of molybdenites from the late-Caledonian Galway Granite, Ireland, by hydrothermal fluid circulation" by Suzuki et al., Geochem.J., 35, 29-35, 2001"Geochemical Journal. (In press). (2004)
• [Publications] Takano, B., Suzuki, K., Sugimori, K., Ohba, T., Fazlullin, S.M., Bernard, A., Sumariti, S., Sukhyar, R., Hirabayashi, M.: "Bathymetric and geochemical investigation of Kawah Ijen Crater Lake, East Java, Indonesia"Journal of Volcanology and Geothermal Research. (In press). (2004)
• [Publications] 加藤泰浩(分担執筆): "資源環境地質学-地球史と環境汚染を読む-"資源地質学会. 492 (2003)
• [Publications] 鈴木勝彦(分担執筆): "資源環境地質学-地球史と環境汚染を読む-"資源地質学会. 492 (2003)