2017 Fiscal Year Annual Research Report
Atmospheric oxygen and carbon dioxide in the late Archean and early Proterozoic
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15K05338
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
村上 隆 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (00253295)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 庸平 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00359168)
宇都宮 聡 九州大学, 理学研究院, 准教授 (40452792)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 大気進化 / 酸素 / 二酸化炭素 / 風化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初期および後期原生代は地球表層環境の激変が発生した。その時代の大気二酸化炭素、酸素濃度の定量的算定は、それぞれが直接関連している気候変動と海洋進化・生物進化に大きな制約を与えるが、未だに不明である。風化は鉱物－水－大気相互作用であり、風化当時の大気二酸化炭素・酸素濃度を直接反映している。我々は大気二酸化炭素・酸素濃度を正確に記述するため、二酸化炭素-風化モデル、酸素-風化モデルを構築・数式化し、古土壌（当時の風化を受けた岩石）化学組成に適用する。
本年度は、ケイ酸塩風化の活性化エネルギーを理論的にモデル化し、先カンブリア時代のケイ酸塩風化のフラックスをより正確に算定することにより、大気二酸化炭素濃度の変遷を理論的に導いた。モデル化は（1）風化帯の各鉱物の反応速度を基本に、（2）すべての鉱物の反応による風化帯からの元素流出、（3）風化帯からのフラックス、の算出を行い、この3つの段階での各々の活性化エネルギーが整合的であるように行った。ケイ酸塩風化の活性化エネルギーは大気二酸化炭素の温度依存性として求められた。モデルの妥当性は現代風化に適用することで確かめられた。大気二酸化炭素濃度は先カンブリア時代を通じて、温度が零度以上であるくらいの十分に高かった、と計算された。これは地質記録と整合的である。またメタン／二酸化炭素濃度比が0.03から0.15の時は、正のフィードバックが起こり、グローバルな氷河に落ちいることも示された。
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