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2020 Fiscal Year Research-status Report

Molecular and isotopic characterization of Earth's oldest organic materials using Atom Probe Tomography

Research Project

Project/Area Number 20KK0081
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

M Satish‐Kumar  新潟大学, 自然科学系, 教授 (50313929)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中村 佳博  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究員 (60803905)
大藤 弘明  東北大学, 理学研究科, 教授 (80403864)
Project Period (FY) 2020-10-27 – 2025-03-31
Keywordsナノカーボン / 原子構造 / 炭素同位体比 / ストロマトライト / ラマン分光分析
Outline of Annual Research Achievements

初年度はすでに所有している試料を用いて、予察的なデータの収集を行った。特に約29~26億年前のインドダールワール岩体のストロマトライトサンプルの詳細な顕微鏡観察・ラマン分光分析・炭酸塩鉱物の化学分析・炭素酸素同位体・炭質物の炭素安定同位体分析を実施し、以下の成果が得られた。
1. 詳細な顕微鏡観察により、炭質物の大きさは球状(2-20μm)、板状(20-50μm)、フィラメント状(50-100μm)と形態により異なり、球状のものは主に方解石粒子内に、板状・フィラメント状のものは鉱物粒界に産出することが明らかになった。2. 形態別の顕微ラマン分光分析を実施したところ、板状に比べ、フィラメント状、球状の炭質物の結晶度は低く、炭素安定同位体値からも有機物の痕跡を確認できた。3. 炭酸塩鉱物の炭素酸素安定同位体比と炭質物のラマン分光分析結果と比較すると、サンプルは2種類に分けられる。酸素同位体が高いサンプル(17-25‰)よりも、酸素同位体が低いサンプル(12-15‰)に含まれる炭質物は、熱水の影響で再結晶化が進み、結晶度が高いということが明らかになった。4. 全岩から抽出した炭質物質の炭素同位体分析の結果は、-7 - -18‰までであり、形態別の同位体分析を今後進めていく予定である。
以上の成果から、本研究の目的である「地球上最古の有機物化石の原子構造と炭素同位体解析を行い、生命の起源を解明する」について、形態ごとの結晶度・炭素安定同位体値に関する基礎的なデータを収集することができた。今後実際に採取した試料も合わせてより詳細な地球化学分析を実施し、今後の分析に備える。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究の目的は、地球最古の化石を含む岩石の分布地域の地質調査を行い、採取した試料の詳細な地球化学的分析とアトムプルーブ分析のための適切な試料選定が含まれている。しかし世界的な新型コロナ感染拡大のため、すでに所有しているサンプルを用いた予察的なデータの取得に留まっている。また初年度計画していたインドの現地地質調査に関しても次年度に延期することになったため、本研究計画はやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

今年度は主にフィールド調査、サンプル選出と基礎データ収集、ナノカーボン粒子の超微細組織観察(国内)、結晶構造解析(オーストラリア)、炭素同位体測定(国内)を行う予定である。新型コロナ感染拡大が徐々に収束し、出入国の制限が緩和され次第、オーストラリア・インドにおいての現地地質調査や大学訪問を行うことを計画している。地球最古の有機物化石を含む岩石の産状と分布、風化変質の程度などを調べるために、オーストラリアの約35億年前のピルバラ地塊の現地地質調査をカーティン大学のFitzsimons教授の協力を得て実施する。現地調査終了後、カーティン大学を訪問し、研究進行に関する具体的な日程及び設備の予約、試料作成に関する打ち合わせを行う。野外調査で採集した試料から詳細な分析や観察するためのサンプルを選出し、炭質物の抽出を行う。
前年度に引き続き、今年度前半、現在すでに研究代表者が所有しているサンプル(インドや南アフリカ、オーストラリアの代表的なストロマトライト)を用いて、詳細な分析や観察を行う予定である。後半にはラマン・赤外分光分析および高分解能電子顕微鏡(FESEM, FE-TEM,デュアルビームFIB) を用い、ナノカーボン粒子の鉱物・結晶学的特徴および分子構造について予察的な観察・分析を行う。また全岩及び抽出した有機炭素の同位体比測定を行い、炭質物の形態別の同位体の特徴を明らかにすることで、アトムプローブ分析に適したサンプルの選出を行う予定である。

Causes of Carryover

本研究計画では、初年度にインドの現地地質調査を計画していたが、新型コロナ感染拡大により、調査不可能となった。
次年度、新型コロナ感染拡大が収束し出入国の制限が緩和され次第、インドの太古代のシンブン岩体(34億年前)を中心に野外調査と炭質物を含む堆積岩のサンプリングを行う。インド理科大学院大学 (Bengaluru)のSajeev 准教授ならびにインド地質調査所(Kolkatta)のTrisrota Choudhari博士の協力を得て、研究代表者と1名の博士後期課程院生が調査を実施する。

  • Research Products

    (17 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Indian Institute of Science(インド)

    • Country Name
      INDIA
    • Counterpart Institution
      Indian Institute of Science
  • [Int'l Joint Research] Curtin University(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      Curtin University
  • [Int'l Joint Research] University of Johannesburg(南アフリカ)

    • Country Name
      SOUTH AFRICA
    • Counterpart Institution
      University of Johannesburg
  • [Int'l Joint Research] University of Peradeniya(スリランカ)

    • Country Name
      SRI LANKA
    • Counterpart Institution
      University of Peradeniya
  • [Int'l Joint Research] University of Leicester(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Leicester
  • [Journal Article] Geochemistry and Sr-Nd isotopic composition of meta-gabbros from the Omi serpentinite mélange, Niigata, SW Japan: Evidence for subduction erosion in an immature early Paleozoic arc-trench system in proto-Japan.2021

    • Author(s)
      Satish-Kumar, M., Kurihara, T., Shishido, R., Yoshida, T., Takahashi, T. and Nohara-Imanaka, R.
    • Journal Title

      Lithos

      Volume: 398-399 Pages: 106260

    • DOI

      10.1016/j.lithos.2021.106260.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A new inlet system for microscale carbon and oxygen stable isotope analysis using dual inlet isotope ratio mass spectrometer at Niigata University, Japan.2021

    • Author(s)
      Satish-Kumar, M, Kiran, S and Abe, M.
    • Journal Title

      Science Reports of Niigata University (Geology)

      Volume: 36 Pages: 21-42

  • [Journal Article] A geochemical and isotopic perspective on tectonic setting and depositional environment of Precambrian meta-carbonate rocks in collisional orogenic belts2021

    • Author(s)
      Satish-Kumar, M., Shirakawa, M., Imura, A., Otsuji-Makino, N., Imanaka-Nohara, R., Malaviarachchi, S. P. K., Fitzsimons, I. C. W., Sajeev, K., Grantham, G. H., Windley, B. F., Hokada, T., Takahashi, T., Shimoda, G. & Goto, K. T.
    • Journal Title

      Gondwana Research

      Volume: 96 Pages: 163-204

    • DOI

      10.1016/j.gr.2021.03.013

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Trace and rare earth element geochemistry of the clinopyroxene of dolerite dykes from Western Dharwar craton, southern India2021

    • Author(s)
      Silpa, A. S., Satish-Kumar, M., Takazawa, E. & Sajeev, K.
    • Journal Title

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      Volume: 116 Pages: 108-112

    • DOI

      10.2465/jmps.201130c

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sr-Nd isotopic study of dolerite dykes in the Western Dharwar craton, southern India: Implications for the evolution of the subcontinental lithospheric mantle in late Archean2021

    • Author(s)
      Silpa, A. S., Satish-Kumar, M., & Takahashi, T.
    • Journal Title

      Lithos

      Volume: 388?389 Pages: 106023

    • DOI

      10.1016/j.lithos.2021.106023

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural and geochemical evidence for a failed rift crustal evolution model in Western Dharwar craton, southern India2021

    • Author(s)
      Sreehari, L., Toyoshima, T., Satish-Kumar, M., Takahashi, T., & Ueda, H.
    • Journal Title

      Lithos

      Volume: 388?389 Pages: 106020

    • DOI

      10.1016/j.lithos.2021.106020

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Combining zircon texture, REE patterns and U-Pb-Hf isotopes to decipher the formation process of orbicular rocks: A case study from Huangling orbicular granodiorite, Yangtze craton, China2021

    • Author(s)
      Li, Y., Zheng, J-P., & Satish-Kumar, M.
    • Journal Title

      Lithos

      Volume: 386-387 Pages: 106026

    • DOI

      10.1016/j.lithos.2021.106026

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] New Sr-Nd isotope data record juvenile and ancient crust-mantle melt interactions in the Vijayan complex, Sri Lanka2021

    • Author(s)
      Malaviarachchi, S. P. K., Satish-Kumar, M., & Takahashi, T.
    • Journal Title

      Journal of Geology

      Volume: 129 Pages: 233-253

    • DOI

      10.1086/714172

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Early Carboniferous HP metamorphism in the Hida Gaien Belt, Japan: Implications for the Paleozoic tectonic history of proto‐Japan2021

    • Author(s)
      Yoshida, T., Taguchi, T., Ueda, H., Horie, K. & Satish-Kumar, M.
    • Journal Title

      Journal of Metamorphic Geology

      Volume: 39 Pages: 77-100

    • DOI

      10.1111/jmg.12564

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Carbon, oxygen and strontium isotope geochemistry of the late neoproterozoic carbonate platform deposit Hyangsanni Formation of the Okcheon metamorphic belt, Korea.2021

    • Author(s)
      Ha Youngji, Satish-Kumar M., Park Kye-Hun, Song Yong-Sun, Liu Shuwen
    • Journal Title

      Lithos

      Volume: - Pages: 106219

    • DOI

      10.1016/j.lithos.2021.106219

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Direct evidence for Archean crust in the Western Domain of the Karagwe Ankole Belt, Rwanda: Implications for Neoarchean to Paleoproterozoic crustal evolution2020

    • Author(s)
      Nambaje Claude、Williams Ian S.、Satish-Kumar M.、Sajeev K.
    • Journal Title

      Precambrian Research

      Volume: 350 Pages: 105851~105851

    • DOI

      10.1016/j.precamres.2020.105851

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pressure dependence of graphitization: implications for rapid recrystallization of carbonaceous material in a subduction zone.2020

    • Author(s)
      Nakamura, Y., Yoshino, T. & Satish-Kumar, M.
    • Journal Title

      Contributions to Mineralogy and Petrology

      Volume: 175 Pages: -

    • DOI

      10.1007/s00410-020-1667-2

    • Peer Reviewed / Open Access

URL: 

Published: 2021-12-27  

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