High-resolution sulfur isotope analysis for reconstructing the perturbation of ocean redox condition during glacial-interglacial cycle

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01203
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 17050:Biogeosciences-related
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: Ogawa Nanako O. 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), グループリーダー (80359174)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒田 潤一郎 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (10435836) ; 吉村 寿紘 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 副主任研究員 (90710070)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 硫黄同位体比 / 微量硫黄同位体比分析 / 炭酸置換型硫酸（CAS） / CAS弱酸性溶出法 / 硫酸ICIF法 / マイクロバライト化法

Outline of Final Research Achievements

This research aimed to assess the response of marine sulfur cycles to its redox changes during glacial-interglacial periods by sulfur Isotopic information from carbonate-associated sulfate (CAS) in foraminiferal fossils collected from marine sediments. We approached the subject by developing and optimizing micro-sulfur pretreatment and high-sensitivity isotopic analysis and observed 0.6‰ variations in sulfur isotope ratios in Ontong Java Plateau sediments between glacial and interglacial periods.
We developed three new technologies (weak acid CAS dissolution, ICFC purification, and nano barite forge) to isolate sulfate from small CAS samples to enable isotope analysis. Together with these pretreatment techniques and optimized trace sulfur EA/IRMS, we reconstructed the CAS sulfur isotopic record from marine sediments of the Ontong Java Plateau. This approach provides insight into the relationship between marine sulfur dynamics and glacial-interglacial climate change.

Free Research Field

生物地球化学・同位体分析

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では技術的な課題の克服というアプローチで、オントンジャワ海台堆積物からの氷期-間氷期の硫黄同位体比記録の復元に成功した。世界で初となる微量同位体変動の復元データはそれ自体が今後の海洋理解のための知見として意義を持つ。
一方、硫黄同位体比は多くの研究分野で活用されているものの、分析技術の高感度化では他の元素に大きく後れをとり、これまではエアロゾル(都市域を除く)、アイスコア、隕石など試料量が限られる研究への適用が難しかった。本研究で開発・最適化した微量硫黄試料の前処理および同位体分析の新手法は様々な研究に新しい解析ツールを提供し、各分野の研究の裾野を広げる効果を有するものである。