北中国Jixian地域の中期原生代の地質層序の復元

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26800259
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 澤木 佑介 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (00635063)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 中期原生代 / 北中国蘇県 / 炭酸塩岩

Outline of Annual Research Achievements

中期原生代は近年の微化石の相次ぐ発見によって注目度が増している。この時代は真核生物の出現から動物誕生前の過渡期にあたり、化石が比較的多産する北中国蘇県(Jixian)において地質調査を行い、岩石採取と化学分析を通じて古環境解読を目指している。今年度は予定していた地質調査を行う事が出来なかったため、初年度に得られた結果を論文化し、現在国際雑誌に投稿中である。また、古環境復元に向けた予察的分析を代替して行ったので以下はその詳細を報告する。
北中国蘇県にて採取した約16-8億年前の炭酸塩岩から薄片を作成した。幾つかの試料では二次的影響による炭酸塩鉱物の粗粒化が見られたが、ミクライト質な石灰岩も含まれていた。後者の岩石試料から粉末試料を作成し、酢酸によってケイ酸塩を溶かさないよう酸分解し、東京工業大学の質量分析計(ICP-OES, ICP-MS)で溶存元素濃度を測定した。イオン交換を行って同位体干渉が懸念される共存元素を除去した後に学習院大学の質量分析計(MC-ICP-MS)にてSr同位体比を測定した。
変質の指標とされるMn/Sr比とRb/Sr比が低い試料においては、87Sr/86Sr比が0.7046～48という値を示した。この値は他地域の最も未変質と考えられる岩石中の値とほぼ同じであり、蘇県地域の岩石が古環境解読研究に有用であると共に、中期原生代の大陸風化量はその前後尾の時代に比べて低かった事を定量的に示す結果となった。昨年度のジルコンの結果からも新たな大陸地殻を作るような火成活動は中期原生代を通じて低かった事が読みとれた。これらの結果は中期原生代の表層では大陸から供給される栄養塩が少なかった事を意味し、この事が遺伝子的には既に準備されていたにも関わらず動物の出現が後期原生代にまで遅らされた原因かもしれない。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は昨年度に引き続き北中国蘇県地域における地質調査を行い、分析に必要な岩石試料の大量採取を予定していた。しかし、地質調査に必要な許可証の申請が降りなかったため現地に赴く事が出来なかった。これが上記区分を選択した最大の理由である。昨年度に採取した岩石は全て日本に届き、それを用いた予察分析で炭酸塩岩の幾つかに関しては変質の影響が少なく、Sr同位体比などの変質に敏感な化学指標も測定可能である事が明らかになった。薄片の顕微鏡観察を通して再結晶の度合いを定量でき、来年度の調査地を絞り込む事もできた。一方で年代制約のために当てにしていた黒色頁岩は風化を含む二次的影響が激しく、予定していたRe-Os系の同位体比分析を通じた堆積岩の年代制約は期待できない事も明らかになってきた。この黒色頁岩に関しては利用方法を改め、有機物の炭素・窒素同位体比分析やビチュメン由来の有機分子の抽出を通じて、中期原生代に生息していた生物種の制約を行っていく事を目指す。
昨年度開始したジルコンによる年代制約に関しては、京都大学にて追加で年代測定を行い、岩石の全岩組成のデータと組み合わせて投稿論文を作成した。現在国際誌に投稿中で審査待ちである。

Strategy for Future Research Activity

今後の古環境解読に必要な岩石試料の採取が最優先である。薄片未作成の岩石試料に関しても継続的に薄片制作を続け、集中的に岩石採取する場所を更に絞り込む。既に現地研究者との打ち合わせは済ませ、２０１６年９月に北京での報告会開催が決まった。ここでこれまでの研究の進捗を報告し、また今年度の調査の概要を決定する。年度内の地質調査に向けて既に許可証も申請した。許可証が得られ次第北中国蘇県地域に地質調査に赴き、必要な岩石試料を持ち帰る。炭酸塩鉱物中のSr同位体比や有機物の炭素・窒素同位体比測定に関する実験環境は東京工業大学地球生命研究所内に整えた。試料が得られ次第迅速に化学処理・同位体比分析を行う。分析結果を各種元素濃度や薄片記載の結果と併せ、初生的な値を残している物を選定し、他地域データとの比較を通じて北中国から得られた結果を評価する。特に穏やかであると言われる中期原生代の造山活動に関して、その程度をデータを基に定量化する。また、中期原生代は海洋中の溶存元素種が変化し、Moが濃くなったと言われている。Moは窒素固定に重要な酵素に必要な元素であるため、窒素循環の変化も同位体比分析を通じて追っていく予定である。研究成果は地質学会などの学会にて発表した後、戴いたコメント、これまでに得られた全ての知見を動員して３年間の集大成として論文を書き上げ国際誌に投稿する。

Causes of Carryover

地質調査に必要な許可証が取れず、中国での地質調査が行えなかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

２０１７年度２月に予定している北中国蘇県地域での地質調査費用に充てる。必要な許可証の申請を行っている最中である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Chinese Academy of Geological Sciences(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: Chinese Academy of Geological Sciences
• [Journal Article] Three-step modernization of the ocean: Modeling of carbon cycles and the revolution of ecological systems in the Ediacaran/Cambrian periods (2015)
  • Author(s): Tahata, M., Sawaki, Y., Ueno, Y., Nishizawa, M., Yoshida, N., Ebisuzaki, T., Komiya, T., Maruyama, S.
  • Journal Title: Geoscience Frontiers Volume: 6(1) Pages: 121-136
  • DOI: doi:10.1016/j.gsf.2014.05.005
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rock magnetism of tiny exsolved magnetite in plagioclase from a Paleoarchean granitoid in the Pilbara craton (2015)
  • Author(s): Usui, Y., Shibuya, T., Sawaki, Y., Komiya, T.
  • Journal Title: G-Cubed (Geochemistry, Geophisics, Geosystems) Volume: 16(1) Pages: 112-125
  • DOI: doi:10.1002/2014GC005508
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Constraints for the causes of mass extinction at the Triassic-Jurassic boundary based on high precision platinum group element analyses (2015)
  • Author(s): Fujisaki, W., Sawaki, Y., Yokoyama, T., Yamamoto, S., Maruyama, S.
  • Journal Title: 分析化学 Volume: 64(5) Pages: 341-348
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In-situ iron isotope analysis of pyrites in ~ 3.7 Ga sedimentary protoliths from the Isua supracrustal belt, southern West Greenland (2015)
  • Author(s): Yoshiya, K., Sawaki, Y., Hirata, T., Maruyama, S., Komiya, T.
  • Journal Title: Chemical Geology Volume: 401 Pages: 126-139
  • DOI: doi:10.1016/j.chemgeo.2015.02.022
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Marine Environments encompassing the Neoproterozoic glaciations: evidence from C, Sr and Fe isotope ratios in the Hecla Hoek Supergroup in Svalbard. (2015)
  • Author(s): Tahata, M., Sawaki, Y., Yoshiya, K., Nishizawa, M., Komiya, T., Hirata, T., Yoshida, N., Maruyama, S., Windley, B. F.
  • Journal Title: Precambrian Research Volume: 263 Pages: 19-42
  • DOI: doi:10.1016/j.precamres.2015.03.007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] In-situ iron isotope analyses of pyrites from 3.5 to 3.2 Ga sedimentary rocks of the Barberton Greenstone Belt, Kaapvaal Craton (2015)
  • Author(s): Yoshiya, K., Sawaki, Y., Shibuya, T., Yamamoto, S., Komiya, T., Hirata, T., Maruyama, S.
  • Journal Title: Chemical Geology Volume: 403 Pages: 58-73
  • DOI: doi:10.1016/j.chemgeo.2015.03.007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Uranium and molybdenum isotope evidence for an episode of widespread ocean oxygenation during the late Ediacaran Period (2015)
  • Author(s): Kendall, B., Komiya, T., Lyons, T. W., Bates, S. M., Gordon, G. W., Romaniello, S. J., Jiang, G., Creaser, R. A., Xiao, S., McFadden, K., Sawaki, Y., Tahata, M., Shu, D., Han, J., Li, Y., Chu, X., Anbar, A. D.
  • Journal Title: Geochimica et Cosmochimica Acta Volume: 156 Pages: 173-193
  • DOI: doi:10.1016/j.gca.2015.02.025
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ordovician ocean plate stratigraphy and thrust duplexes of the Ballantrae Complex, SW Scotland: Implications for the pelagic deposition rate and forearc accretion in the closing Iapetus Ocean (2015)
  • Author(s): Fujisaki, W., Asanuma, H., Suzuki, K., Sawaki, Y., Sakata, S., Hirata, T., Maruyama, S., Windley, B. F.
  • Journal Title: Tectonophysics Volume: 662(1) Pages: 312-327
  • DOI: doi:10.1016/j.tecto.2015.04.014
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reconstruction of ocean plate stratigraphy in the Gwna Group, NW Wales: Implications for the subduction-accretion process of a latest Proterozoic trench-forearc (2015)
  • Author(s): Asanuma, H., Okada, Y., Fujisaki, W., Suzuki, K., Sato, T., Sawaki, Y., Sakata, S., Yamamoto, S., Hirata, T., Maruyama, S., Windley, B. F.
  • Journal Title: Tectonophysics Volume: 662(1) Pages: 195-207
  • DOI: doi:10.1016/j.tecto.2015.04.016
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ancient oceanic crust in island arc lower crust: evidence from oxygen isotopes in zircons from the Tanzawa Tonalitic Pluton (2015)
  • Author(s): Suzuki, K., Kitajima, K., Sawaki, Y., Hattori, K., Hirata, T., Maruyama, S.
  • Journal Title: Lithos Volume: 228-229 Pages: 43-54
  • DOI: doi:10.1016/j.lithos.2015.04.005
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Geology of the Eoarchean, >3.95 Ga, Nulliak supracrustal rocks in the Saglek Block, northern Labrador, Canada: The oldest geological evidence for plate tectonics (2015)
  • Author(s): Komiya, T., Yamamoto, S., Aoki, S., Sawaki, Y., Ishikawa, A., Tashiro, T., Koshida, K., Shimojo, M., Aoki, K., Collerson, K.
  • Journal Title: Tectonophysics Volume: 662(1) Pages: 40-66
  • DOI: doi:10.1016/j.tecto.2015.05.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Redox condition of the late Neoproterozoic pelagic deep ocean: 57Fe Mössbauer analyses of pelagic mudstones in the Ediacaran accretionary complex, Wales, UK (2015)
  • Author(s): Sato, T., Sawaki, Y., Asanuma, H., Fujisaki, W., Okada, Y., Maruyama, S., Isozaki, Y., Shozugawa, K., Matsuo, M., Windley, B. F.
  • Journal Title: Tectonophysics Volume: 662(1) Pages: 472-480
  • DOI: doi: 10.1016/j.tecto.2015.08.002
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Geochemistry of accreted metavolcanic rocks from the Neoproterozoic Gwna Group of Anglesey-Lleyn, NW Wales, U.K: MORB and OIB in the Iapetus Ocean (2015)
  • Author(s): Saito, T., Uno, M., Sato, T., Fujisaki, W., Haraguchi, S., Li, Y., Sawaki, Y., Yamamoto, S., Maruyama, S.
  • Journal Title: Tectonophysics Volume: 662(1) Pages: 243-255
  • DOI: doi:10.1016/j.tecto.2015.08.015
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Rock magnetism and paleomagnetism of tiny exsolved magnetite in plagioclase from a Paleoarchean granitoid in the Pilbara craton (2015)
  • Author(s): Usui, Y., Shibuya, T., Sawaki, Y., Komiya, T., Tani, T., Nishizawa, M., Saitoh, M., Kashiwabara, T.
  • Organizer: 地球電磁気学会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-02
• [Presentation] Deciphering surface environments during the Ediacaran (2015)
  • Author(s): 澤木 佑介
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] Secular change of seawater salinity through Earth history (2015)
  • Author(s): 齋藤拓也、渋谷岳造、澤木佑介、小宮剛、丸山茂徳
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] Reinterpretation of geotectonic history of Wales-England area based on Pacific-type orogeny (2015)
  • Author(s): 浅沼尚、岡田吉弘、澤木佑介、山本伸次、丸山茂徳
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] Paleoproterozoic Research: Oxygenation and the appearance of Gabon multicellular biota (2015)
  • Author(s): 佐藤友彦、澤木佑介、丸山茂徳
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] タイタオ花崗岩中のジルコンHf-O同位体組成から推定するスラブメルティング時の溶融物質 (2015)
  • Author(s): 鈴木和恵、飯塚毅、北島宏輝、Valley John W.、澤木佑介、服部健太郎、平田岳史、丸山茂徳
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] 高CO2濃度下におけるコマチアイト熱水変質実験による水素発生 (2015)
  • Author(s): 上田修裕、澤木佑介、斎藤誠史、渋谷岳造、丸山茂徳
  • Organizer: 日本地質学会第122年学術大会
  • Place of Presentation: 信州大学
  • Year and Date: 2015-09-11 – 2015-09-13
• [Presentation] Oxygen Isotope Ratio of Zircons from the Taitao Granite: Implications for Slab-Melting (2015)
  • Author(s): Suzuki, K., Kitajima, K., Valley, J. W., Sawaki, Y., Hattori, K., Hirata, T., Maruyama, S.
  • Organizer: Goldschmidt 2015 Conference
  • Place of Presentation: プラハ
  • Year and Date: 2015-08-16 – 2015-08-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In situ Iron Isotope Analysis of Pyrite and Carbon/Nitrogen Isotope Ratios from the Middle Proterozoic Sediments, McArthur Basin, Northern Australia (2015)
  • Author(s): Yoshiya, K., Sawaki, Y., Nishizawa, M., Komiya, T., Hirata, T., Maruyama, S.
  • Organizer: Goldschmidt 2015 Conference
  • Place of Presentation: プラハ
  • Year and Date: 2015-08-16 – 2015-08-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Lithostratigraphy of mesoproterozoic stratum at Jixian, north China (2015)
  • Author(s): 澤木 佑介、浅沼 尚
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Euxinic conditions at Three Gorges area as opposed to global oxidation event, around PC/C boundary (2015)
  • Author(s): 澤木 佑介
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Two regional metamorphic belts in assemblages of subduction-related orogens in Wales-England, U.K. (2015)
  • Author(s): 浅沼 尚、板谷 徹丸、藤崎 渉、佐藤 友彦、澤木 佑介、丸山 茂徳
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Secular change of seawater salinity through Earth history (2015)
  • Author(s): 齋藤 拓也、渋谷 岳造、澤木 佑介、小宮 剛、丸山 茂徳
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Experimental hydrothermal alteration of komatiite under CO2-rich condition at 250 Celsius degrees and 500 bars (2015)
  • Author(s): 上田 修裕、澤木 佑介、渋谷 岳造、丸山 茂徳
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] In-situ iron isotope analysis of pyrite and organic carbon/nitrogen isotope ratios from the Middle Proterozoic sediments (2015)
  • Author(s): 吉屋 一美、澤木 佑介、西澤 学、小宮 剛、平田 岳史、丸山 茂徳
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] In-situ iron isotope analysis of pyrites in ~ 3.7 Ga sedimentary protoliths from the Isua supracrustal belt (2015)
  • Author(s): 吉屋 一美、澤木 佑介、平田 岳史、丸山 茂徳、小宮 剛
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Establishment of new index of sediment input into granitic magma using trace element composition in zircon (2015)
  • Author(s): 鈴木和恵、澤木 佑介、服部 健太郎、平田 岳史、新井 宏嘉、大森 聡一、丸山 茂徳
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [Presentation] Osmium isotope composition in the deep pelagic Panthalassa ocean during the Toarcian Oceanic Anoxic Event (2015)
  • Author(s): 藤崎渉、上田 修裕、須田 好、佐藤 友彦、澤木 佑介、横山 哲也
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉)
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-28