マルチ同位体指標によるヒマラヤ水系で起こる化学的風化作用の全容解明

• 研究課題/領域番号: 16H05883
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構 (2017-2019); 東京大学 (2016)
• 研究代表者: 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(生物地球化学プログラム), 研究員 (90710070)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
• キーワード: 化学風化 / ヒマラヤ / 同位体 / 氾濫原 / 削剥 / 河川 / 安定同位体比 / 風化 / 安定同位体 / 風化作用

研究成果の概要

本研究では世界で最も風化作用が活発なヒマラヤ水系の最下流部の河川水と地下水を調査対象として、Sr、Li、Mg、Ca、O、Hなどの同位体組成を測定し、低地に堆積したヒマラヤ山脈に由来する堆積物においても化学風化が活発に進行しており、削剥が活発な上流部と同様の反応様式であることを示した。河川の各同位体組成は季節変化を示さず、反応が定常状態にある。また地下水深部ではより堆積物のバルク溶解反応が進行する。ベンガル平野の風化様式は気候変動で気温・降雨量が変化した時に溶質フラックスが大きく変化するため、気候変動に対する化学風化のフィードバックを予測するうえで重要である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ベンガル平野の河川水と地下水の同位体組成から、その溶質が上流の高山地帯からに由来するものではなく、多くは降雨と堆積物が反応することでもたらされたことが判明した。50m以深の地下水では化学組成がケイ酸塩鉱物の溶解反応の影響を多く受ける。本研究地域から海洋にもたらされる各種元素の同位体フラックスは非常に大きいため、長期的な海水の同位体組成に影響を及ぼす。地下水の同位体組成の平均値はガンジス・ブラマプトラ川の平均値と誤差の範囲で一致することから、化学風化が上流部と下流部で一致する定常状態にあることを示した。風化の気候影響を知る上で重要な知見である。

研究成果

• [国際共同研究] Yunnan University(中国)
• [国際共同研究] Univ. degli Studi di Modena/Consorzio Univ. di Trapani/University of Parma(イタリア)
• [国際共同研究] Jessore Univ. of Sci. and Tech.(バングラデシュ)
• [国際共同研究] パルマ大学/モデナ・レッジョ・エミリア大学(イタリア)
• [雑誌論文] Seasonal and spatial variations of chemical weathering in the Mekong basin: From the headwaters to the lower reaches (2020)
  • 著者名/発表者名: Kajita, H., Ota, Y., Yoshimura, Y., Araoka, D., Manaka, T., Ziyu, O., Iwasaki, S., Inamura, A., Uchida, E., Zheng, H., Yang, Q., Wang, K., Yanase, T., Suzuki, A., and Kawahata, H.
  • 雑誌名: Aquatic Geochemistry 巻: － 号: 2 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1007/s10498-020-09374-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rapid Purification of Alkali and Alkaline-earth Elements for Isotope Analysis (δ ⁷Li, δ ²⁶Mg, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, and δ ⁸⁸Sr) of Rock Samples Using Borate Fusion Followed by Ion Chromatography with a Fraction Collector System (2019)
  • 著者名/発表者名: Araoka, D. and Yoshimura, T.
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 35 号: 7 ページ: 751-757
  • DOI: 10.2116/analsci.18P509
  • NAID: 130007676936
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 年月日: 2019-07-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Partitioning and chemical environments of minor elements in individual large benthic foraminifera cultured in temperature-controlled tanks (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, T., Maeda, A., Tamenori, Y., Suzuki, A., Fujita, K., Kawahata, H.
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 7 ページ: 124-124
  • DOI: 10.3389/feart.2019.00124
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monthly changes in <I>p</I>CO₂ in the Ganges River: implications for carbon release from soil to the atmosphere via inland waters (2019)
  • 著者名/発表者名: Manaka, T., Zakir, H., Yoshimura, T., Suzuki, A. and Kawahata, H.
  • 雑誌名: 農業気象 巻: 75 号: 1 ページ: 47-55
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-18-00007
  • NAID: 130007554941
  • ISSN: 0021-8588, 1881-0136
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Perspective on the response of marine calcifiers to global warming and ocean acidification?Behavior of corals and foraminifera in a high CO2 world “hot house” (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawahata Hodaka、Fujita Kazuhiko、Iguchi Akira、Inoue Mayuri、Iwasaki Shinya、Kuroyanagi Azumi、Maeda Ayumi、Manaka Takuya、Moriya Kazuyoshi、Takagi Haruka、Toyofuku Takashi、Yoshimura Toshihiro、Suzuki Atsushi
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 6 号: 1 ページ: 1-37
  • DOI: 10.1186/s40645-018-0239-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient recycling of nutrients in modern and past hypersaline environments (2019)
  • 著者名/発表者名: Isaji Y.、Kawahata H.、Ogawa N. O.、Kuroda J.、Yoshimura T.、Jimenez-Espejo F. J.、Makabe A.、Shibuya T.、Lugli S.、Santulli A.、Manzi V.、Roveri M.、Ohkouchi N.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 3718-3718
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40174-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 地球表層の主要陽イオンと炭酸塩の物質循環 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉村 寿紘
  • 雑誌名: 地球化学 巻: 52 号: 3 ページ: 131-142
  • DOI: 10.14934/chikyukagaku.52.131
  • NAID: 130007486353
  • ISSN: 0386-4073, 2188-5923
  • 年月日: 2018-09-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lithium, magnesium and sulfur purification from seawater using an ion chromatograph with a fraction collector system for stable isotope measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Toshihiro、Araoka Daisuke、Tamenori Yusuke、Kuroda Junichiro、Kawahata Hodaka、Ohkouchi Naohiko
  • 雑誌名: Journal of Chromatography A 巻: 1531 ページ: 157-162
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2017.11.052
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Downstream and seasonal changes of lithium isotope ratios in the Ganges-Brahmaputra river system (2017)
  • 著者名/発表者名: Manaka Takuya、Araoka Daisuke、Yoshimura Toshihiro、Hossain H. M. Zakir、Nishio Yoshiro、Suzuki Atsushi、Kawahata Hodaka
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 18 号: 8 ページ: 3003-3015
  • DOI: 10.1002/2016gc006738
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Altervalent substitution of sodium for calcium in biogenic calcite and aragonite (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, T., Tamenori, Y., Suzuki, A., Kawahata, H., Iwasaki, N., Hasegawa, H., Nguyen, L.T., Kuroyanagi, A., Yamazaki, T., Kuroda, J., Ohkouchi, N.,
  • 雑誌名: Geochimica et Cosmochimica Acta 巻: 202 ページ: 21-38
  • DOI: 10.1016/j.gca.2016.12.003
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Purification of alkali and alkaline-earth elements from environmental and biological samples using an ion chromatograph with a fraction collector system for stable isotope measurements (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Yoshimura
  • 学会等名: 3rd Global User Meeting Ion Chromatography
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 大型底生有孔虫のMg同位体比と代替指標としての可能性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前田 歩，吉村 寿紘，荒岡 大輔，鈴木 淳，為則 雄祐，藤田 和彦，豊福 高志，大河内 直彦，川幡 穂高
  • 学会等名: 日本古生物学会第168回例会
• [学会発表] 海水の蒸発に伴う主成分イオンの濃度変化とMg同位体比による地中海蒸発イべントの濃縮過程の復元 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉村 寿紘, 荒岡 大輔, 黒田 潤一郎, 伊左治 雄太, 川幡 穂高, 大河内 直彦
  • 学会等名: 日本地球化学会第65回年会
  • 招待講演
• [学会発表] δ88Srによる第四紀の化学風化と海洋の炭酸塩収支の復元 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉村 寿紘, 若木 重行, 黒田 潤一郎, 山崎 俊嗣, 井口 亮, 高木 悠花, 木元 克典, 櫻本 晋洋, 大河内 直彦
  • 学会等名: 第四回地球環境史学会
• [学会発表] 地中海メッシニアン期塩分危機に形成された蒸発岩のマグネシウム同位体組成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉村 寿紘, 荒岡 大輔, 黒田 潤一郎, 伊左治 雄太, Jimenez-Espejo Francisco, Lugli Stefano, Manzi Vinicio, Roveri Marco, 大河内 直彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] Li, Mg, and S Purification from Seawater Using an Ion Chromatograph with a Fraction Collector System for Stable Isotope Measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro YOSHIMURA, Daisuke ARAOKA, Yusuke TAMENORI, Junichiro KURODA, Hodaka KAWAHATA, Naohiko OHKOUCHI
  • 学会等名: 15th Annual Meeting of Aisa Oceania Geosciences Society
  • 国際学会
• [学会発表] 第四紀Sr同位体層序の精密化を目的とした放射起源Sr同位体比の超高精度分析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 若木重行, 吉村寿紘, 高柳栄子, 若木仁美
  • 学会等名: 2018年度 日本地球化学会年会
• [学会発表] サンゴ礁棲大型定性有孔虫の無性生殖個体から得たMg同位体比の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前田 歩, 吉村 寿紘, 荒岡 大輔, 鈴木 淳, 藤田 和彦, 大河内 直彦, 川幡 穂高
  • 学会等名: 第四回地球環境史学会
• [学会発表] High precision radiogenic Sr isotope analyisis by TIMS - error sources and limitations (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Wakaki, Toshihiro Yoshimura, Hideko Takayanagi, Hitomi Wakaki
  • 学会等名: 3rd Korea-Japan Joint Meeting on Isotope-Ratio Mass spectrometry
  • 国際学会
• [学会発表] Mg isotopic composition of submarine vent fluids from arc and back-arc hydrothermal systems in the western Pacific (2018)
  • 著者名/発表者名: Eom Jiwon, Daisuke Araoka, Toshihiro Yoshimura, Toshitaka Gamo, Hodaka Kawahata
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] 炭酸塩胚胎レアアース鉱床のマグネシウム同位体比は何を記録しているか? (2018)
  • 著者名/発表者名: 荒岡 大輔, 吉村 寿紘, 星野 美保子, 昆 慶明, 児玉 信介, Simandl George, Paradis Suzanne, Green Craig
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] A change in the net carbonate input during the Quaternary desuced from the 88Sr/86Sr record (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, T., Wakaki, S., Kuroda, J., Yamazaki, T., Iwasaki, S., Takagi, H., Kimoto, K., Sakuramoto, Y., Ishikawa, T. and Ohkouchi, N.
  • 学会等名: ASLO 2017 Ocean Sciences Meeting
  • 発表場所: ホノルル市, ハワイ州, アメリカ合衆国
  • 年月日: 2017-02-26
  • 国際学会
• [学会発表] δ26Mg of the chloropigments from oxygenic and anoxygenic phototrophic bacteria inside benthic microbial mat of the Trapani solar salterns (Italy) (2017)
  • 著者名/発表者名: Isaji, Y., Yoshimura, T., Araoka, D., Kuroda, J., Ogawa, N. O., Takano, Y., Jimenez-Espejo, F. J., Makabe, A., Suzuki, A., Shibuya, T., Lugli, S., Santulli, A., Manzi, V., Roveri, M., Kawahata, H. and Ohkouchi, N.
  • 学会等名: ASLO 2017 Ocean Sciences Meeting
  • 発表場所: ホノルル市, ハワイ州, アメリカ合衆国
  • 年月日: 2017-02-26
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of δ26Mg in large benthic foraminifera as a temperature proxy (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Maeda、Toshihiro Yoshimura、Daisuke Araoka、Atsushi Suzuki、Kazuhiko Fujita、Takashi Toyofuku、Naohiko Ohkouchi、Hodaka Kawahata
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] ストロンチウム安定同位体比から探る第四紀の化学風化と海洋の炭酸塩収支の変化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉村 寿紘、若木 重行、黒田潤一郎、石川 剛志、大河内 直彦
  • 学会等名: 日本地球化学会第64回年会
  • 招待講演
• [学会発表] 海から見える地球表層の元素サイクル (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉村 寿紘
  • 学会等名: 第12回日本地球化学会ショートコース
  • 招待講演
• [学会発表] A Quaternary 88Sr/86Sr record from planktonic foraminifera of Equatrial Pacific sediment (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, T., Wakaki, S., Kuroda, J., Yamazaki, T., Iwasaki, S., Takagi, H., Kimoto, K., Sakuramoto, Y., Ishikawa, T. and Ohkouchi, N.
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: 横浜市，神奈川県，日本
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会