現代・過去のバイオマットの鉄-硫黄-炭素の安定同位体システマティクス

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17740342
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 山口 耕生 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, 研究員 (00359209)
• Keywords: バイオマット / 鉄安定同位体 / 地球化学循環 / 地球史 / ストロマトライト / 微生物 / 鉄還元細菌 / 光合成細菌

Research Abstract

微生物起源の層状堆積物(バイオマット)は,ストロマトライトに代表されるように少なくとも35億年前から形成されてきたと言われている。バイオマット中では,異なる種類の微生物が共生システムを形成し,炭素・硫黄・鉄などの物質やエネルギーのやりとりを行っている。このようなバイオマットを研究対象として,鉄・硫黄・炭素の生物地球化学サイクルの進化を理解する(すなわち微生物圏の生態系や環境因子を探る)ことを目指すのが本研究である。中でも,バイオマット中の鉄循環について理解を深めることは,鉄代謝が地球史初期の微生物活動において重要な始源的なプロセスであることより,微生物進化及びその環境因子を探る上で特に重要である。微生物の代謝の際には,鉄が大きな安定同位体分別を起こすことが最近になって知られるようになってきたことから,地球史を通じて鉄を理解する際には,鉄の安定同位体地球化学が非常に有効なツールとなる。
本年度の研究では,地球最古の約35億年前及び27億年前のストロマトライトが残るとされる西オーストラリア・ピルバラ地方において、約3週間にわたる日米豪国際合同地質調査に参加した。露頭の詳細な観察及び地質マッピングを行った結果、地球最古のラテライト(鉄濃集層)を発見した。この発見は大変重要なものであり、現在は基礎的地球化学データの取得を行っている。また、約32億年前及び現代のバイオマット試料について、基礎的地球化学データの取得を行った(現在3本の論文を執筆中)。加えて、鉄同位体地球化学に関する国際学会発表を行った。
鉄同位体を用いた生物地球化学に関連する論文を「Science」誌等に合計で5本発表し,他に初期地球の大気環境の進化に関する論文を4本発表した。

Research Products

• [Journal Article] Iron isotope fractionation during Paleoproterozoic lateritization of the Hekpoort paleosol profile from Gaborone, Botswana (2007)
  • Author(s): Yamaguchi, K.E., Johnson, C.M., Beard, B.L., Beukes, N.J., Gutzmer, J., Ohmoto, H.
  • Journal Title: Earth and Planetary Science Letters (印刷中)
• [Journal Article] Comments on " Iron Isotope Constraints on the Archean and Paleoproterozoic Ocean Redox State " (2006)
  • Author(s): Yamaguchi, K.E., Ohmoto, H.
  • Journal Title: Science 311 Pages: 177
• [Journal Article] Geochemical and isotopic constraints on the origin of Paleoproterozoic red shales of the Gamagara/Mapedi Formation, Postmasburg Group, South Africa (2006)
  • Author(s): Yamaguchi, K.E., Ohmoto, H
  • Journal Title: South African Journal of Geology 109 Pages: 123-138
• [Journal Article] 炭酸塩岩の鉄同位体地球化学 (2006)
  • Author(s): 山口 耕生
  • Journal Title: 地球化学 40 Pages: 277-286
• [Journal Article] Iron isotope constraints on the formation of Paleoproterozoic laterite : An example from Gaborone, Botswana (2006)
  • Author(s): Yamaguchi, K.E., Johnson, C.M., Beard, B.L., Beukes, N.J., Gutzmer, J., Ohmoto, H.
  • Journal Title: Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft fur Geowissenschaften 45 Pages: 186
• [Journal Article] REE+Y geochemistry of Marble Bar Chert : Evidence for oxygenated deep oceans 3.46 billion years ago (2006)
  • Author(s): Yamaguchi, K.E., Kato, Y., Nakamura, K., Hoashi, M., Bevacqua, D.C., Suzuki, K., Watanabe, Y., Kiyokawa, S., Nedachi, M., Barley, M., Hickman, A., Ohmoto, H.
  • Journal Title: Astrobiology 6 Pages: 124
• [Journal Article] Evidence from sulfur isotope and trace elements in pyrites for their multiple post-depositional processes in uranium ores at the Stanleigh Mine, Elliot Lake, Ontario, Canada (2006)
  • Author(s): Yamaguchi, K.E., Ohmoto, H.
  • Journal Title: Geological Society of America (GSA), Memoir 198 Pages: 143-156
• [Journal Article] Rare earth elements and Yttrium in Precambrian banded iron formation : Secular changes of Ce and Eu anomalies and evolution of the atmospheric oxygen (2006)
  • Author(s): Kato, Y., Yamaguchi, K.E., Ohmoto, H
  • Journal Title: Geological Society of America (GSA), Memoir 198 Pages: 269-289
• [Journal Article] Chemical and biological evolution of early Earth : Constraints from banded iron-formations (2006)
  • Author(s): Ohmoto, H., Watanabe, Y., Yamaguchi, K.E., Naraoka, H., Haruna, M., Kakegawa, T., Hayashi K., Kato, Y.
  • Journal Title: Geological Society of America (GSA), Memoir 198 Pages: 291-331