深海堆積岩に記録された古生代から中生代における海洋シリカ循環の変遷

Research Project

Project/Area Number	19K23470
Research Category	Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	0204:Astronomy, earth and planetary science, and related fields
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	武藤俊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 (80849951)
Project Period (FY)	2019-08-30 – 2022-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000) Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	パンサラッサ / チャート / 石炭紀 / ペルム紀 / 三畳紀 / コノドント / 海洋シリカ循環 / 中生代 / 古生代 / 超海洋パンサラッサ / ジュラ紀付加体 / シリカ循環 / 遠洋深海堆積岩 / 陸域風化 / 生物源珪質化石
Outline of Research at the Start	シリカは、主に珪酸塩が炭酸による分解する化学風化により岩石圏からもたらされ、生物により骨格として固定されて堆積物中へ埋没する。地球表層におけるシリカ循環の変化は、珪酸塩風化を支配する物理化学条件と、堆積物中への固定を担う生命活動の地球史上の発展を記録していると言える。本研究では、シリカの主要な堆積場の一つである遠洋域における、古生代後半から中生代前半までの約1.6億年間のシリカの堆積史を復元する。これを数百万年から数千万年スケールの気候変動、生物進化の記録と対比することにより、地球表層におけるシリカを制約してきた要因を探る。
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、ジュラ紀に形成された付加体中に含まれている、超海洋パンサラッサ（古太平洋）遠洋域深海で堆積した珪質堆積岩に記録された、古生代から中生代における海洋のシリカ循環の変遷を解読することを目的としている。昨年度までには、対象とする遠洋深海で堆積した珪質堆積岩層の存在が知られる北上山地北部のジュラ紀付加体で地質調査を行い、堆積岩の層序が最もよく観察できる研究地点を複数選定した上で、変形している地層の初生的な累重関係を復元した。対象とする深海堆積岩層からシリカの堆積速度とその時代変化をの記録を得るため、対象とする珪質堆積岩に正確な年代軸を与えることが必要となる。ただし、遠洋深海で堆積した堆積物には直接数値年代を測定するのに適した火山灰層などが含まれておらず、示準化石を用いることが　唯一の年代決定の手段である。本年度は、上記の北上山地北部の深海堆積岩層の複数の層準から、示準化石となるコノドント化石を得る作業を主に行なった。その結果、珪質堆積岩層の最も古い部分から石炭紀後期のコノドント化石を、それに累重する地層からはペルム紀前期のコノドント化石を発見し、この地域の深海珪質堆積岩層が、日本のジュラ紀付加体中に残されている同様の地層のうち最も古い年代まで遡ることを確認した。また、最も新しい年代の化石としては三畳紀後期のコノドント化石が得られ、石炭紀後期から三畳紀後期までの約1億年分もの地質記録が研究地域に保存されていることが確認できた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 当初の計画では本年度が研究の最終年度となっており、深海堆積岩層の年代決定に加えて化学分析を行うことで、堆積岩中に記録されているシリカの堆積速度を算出する予定であった。しかし本年度は、新型コロナウイルス感染症の対策のために実験室の使用や外部からの分析作業補助に従事する人員の確保に大幅な制限があり、採取した堆積岩試料の化学分析をほとんど進めることができなかった。したがって、当初の研究計画からは遅れていると判断する。
Strategy for Future Research Activity	本研究は助成期間の延長を申請し受理されており、深海堆積岩層の年代決定の高精度化と化学分析を2021年度に行う予定である。化学分析は、X線蛍光分析装置を用いた全岩化学組成の測定を行う。その結果を用いて深海堆積岩層に記録された単位面積当たりのシリカの堆積速度を年代ごとに算出する。これを示準化石コノドントを用いて確立した年代軸を使って古生代・中生代の気候変動と大陸風化量の記録と対比する。この対比をもとに、気候変動と大陸風化の強度が海洋のシリカ循環に与えた影響を考察する。