Secular change of atmospheric pCO2 based on bulk fluid inclusion analysis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14834
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 17050:Biogeosciences-related
• Research Institution: Japan 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
• 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

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.

Free Research Field

地球化学

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。