2019 Fiscal Year Research-status Report
ルビジウムの分子地球化学：分子レベルの物理化学的普遍性が生む多様な地球惑星科学
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19K21893
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高橋 嘉夫 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10304396)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 順司 北海道大学, 総合博物館, 准教授 (60378536)
板井 啓明 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60554467)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 同位体比 / ルビジウム / 粘土鉱物 / 雲母 / 堆積物 / 海洋堆積物 / 層状珪酸塩 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子地球化学の重要な役割の1つに、元素の性質や化学反応特性に基づいて、化学種が変化する反応に着目することで新しい同位体ツールを開発することがある。本研究では、層状珪酸塩に対するRbの吸着構造を明らかにし、その吸着反応に伴って同位体分別が起こるかどうかを検証した。そして、実際に同位体の分別が起きた反応に着目することで、Rb安定同位体比（δ87/85Rb）を新しい地球化学ツールとして確立することを目標とした。まず、Rb+を様々なpHやイオン強度下でバーミキュライト、モンモリロナイト、イライトに吸着させ、吸着構造のEXAFS分析を行った。比較として、水和イオンを吸着すると考えられる強酸性陽イオン交換樹脂（SCR; Dowex 50W X8）でも同様の実験を行った。次に、吸着試料の液相および固相のRb安定同位体比を、マルチコレクター型ICP質量分析計（MC-ICP-MS）を用いて測定し、同位体分別の定量を行った。その結果、Rbは特定の層状珪酸塩（バーミキュライト、イライト）に対して内圏錯体を形成して吸着し、その吸着に伴って同位体分別が起こることが明らかになった[Δ87/85Rb固相-液相= － 0.41±0.15‰（バーミキュライト）など]。この同位体分別では、軽い同位体（85Rb）が固相側に濃集していた。一方、Rbはモンモリロナイト、SCRに対しては主に外圏錯体を形成して吸着し、その吸着に伴う同位体分別は検出できない程度に小さかった（Δ87Rb < 0.05‰）。これらの結果は、内圏錯体を形成する吸着反応に伴い、Rb同位体が分別することを示している。一方、天然試料の分析では、EXAFS分析により堆積岩中のRbも層状珪酸塩への内圏錯体を形成していることが明らかになった。海水－海洋堆積物系では、海洋堆積物と海水との間に分別（Δ87Rb海洋堆積物－海水= － 0.20‰）がみられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これらの研究から、Rb安定同位体比の地球化学的応用の可能性として、地球表層の層状珪酸塩の生成の程度（風化度）、個々の水－岩石系の固液比（層状珪酸塩と河川水・海水の量比）、地殻由来物質のマントル物質中へのリサイクル成分の指標、などの地球化学ツールになると期待され、本研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
海水や海洋堆積物の高いδ87/85Rb比を合理的に説明するには、Rbが海洋へ流入する前に既に高いδ87/85Rb比を持っていたと考えるのが妥当である。化学反応性が低いRbにおいて地球表層で同位体分別が生じるのは、内圏錯体を形成する吸着反応のみとみなせる。そのため、今後河川系でのRb同位体分別に着目して研究を進める計画である。
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| Causes of Carryover |
同位体比測定装置であるICP-MS分析機器に不測の故障が生じたため当装置の修理・調整・動作確認が必要となり、試料の分析に時間を有したため。
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[Journal Article] Sorption behavior of selenide on montmorillonite2020
Author(s)
Sugiura Yuki、Tomura Tsutomu、Ishidera Takamitsu、Doi Reisuke、Francisco Paul Clarence M.、Shiwaku Hideaki、Kobayashi Tohru、Matsumura Daiju、Takahashi Yoshio、Tachi Yukio
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Journal Title
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry
Volume: 324
Pages: 615～622
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Book] Behaivor of Radionuclides in the Environment I2020
Author(s)
Kato, Kenji, Nazina, Tamara N., Ohnuki, Toshihiko, Masuda, Suguru, Takahashi, Yoshio, Romanchuk, Anna Yu., Utsunomiya, Satoshi, Tosaka, Hiroyuki , Utsunomiya, Satoshi (et al.)
Total Pages
225（第5章３６ページ）
Publisher
Springer
ISBN
978-981-15-0678-9
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[Book] Environmental Contamination from the Fukushima Nuclear Disaster2019
Author(s)
Teruyuki Nakajima, Toshimasa Ohara, Mitsuo Uematsu, Yuichi Onda, Mitsuru Ebihara, Atsushi Shinohara, Yasunori Hamajima, Yasuhito Igarashi, Tatsuo Aono, Michio Aoyama, Masayuki Takigawa, Kimiaki Saito, Masamichi Chino, Haruyasu Nagai, Daisuke Tsumune, Yukio Masumoto, ,Yoshio Takahashi, et al.
Total Pages
372(第３章６章９６ページ）
Publisher
Cambridge University Press
ISBN
978-1-108-47580-8
