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局所硫黄4同位体比分析で初期地球環境解明に挑む

研究課題

研究課題/領域番号 20H01999
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

牛久保 孝行  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (10722837)

研究分担者 小宮 剛  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (30361786)
清水 健二  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (30420491)
上野 雄一郎  東京工業大学, 理学院, 教授 (90422542)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワード硫黄同位体 / 硫化鉱物 / 太古代 / 二次イオン質量分析計 / SIMS / MIF / 海底熱水鉱床
研究開始時の研究の概要

形成されたばかりの頃の地球の環境、生命誕生当時の地球の環境はどの様であったか? 可能な限り初期の地球の様子を正確に把握する事は、その後の地球表層環境の進化、地球に誕生した生物と周囲の環境との相互作用の歴史を理解する上で重要である。
本研究では、古い地質試料(岩石)の中の小さな鉱物・小さな領域に保存されている当時の硫黄同位体比の情報を調べることで、大気組成の変化や生命活動の様子を約40億年前まで遡って明らかにする事を目指している。

研究成果の概要

海洋研究開発機構高知コア研究所にある二次イオン質量分析計(SIMS)を用いて微小領域の硫黄同位体比分析技術を確立し、地質試料に記録されている地球表層環境や資源鉱床の形成過程に関する研究を行った。39億年前の地質試料の研究では、当時の大気の組成がそれ以降の太古代の大気組成とは異なる微量成分が含まれていた可能性が示された。また、海底熱水鉱床の研究では、鉱床形成の際に微生物による硫化鉱物の形成が重要な役割を果たしていることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

日本ではこれまでにも太古代や初期地球に関する優れた地質学的研究が行われてきたが、表層環境を推定する上で重要な硫黄の4同位体比組成の微小領域分析が出来る研究機関が無かった。本研究課題で微小領域分析技法を立ち上げて太古代試料の分析を行うことで、約39億年前の地球大気組成がそれ以降の大気組成と異なる特徴を持つことを初めて示すことが出来た。また、開発した技術を資源研究や火山研究にも応用することで、鉱床の成長過程や火山のマグマ形成に寄与した流体の特徴を調べることが出来ることを示した。今後、微小領域の硫黄同位体比研究が資源開発や火山防災の研究にも役立つことが期待される。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] CNRS/Universite d'Olreans(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] 浙江大学/南京大学(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Pennsylvania State University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Universite Clermont Auvergne(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] In situ sulfur isotope analysis of pyrite from the Ezuri Kuroko‐type volcanogenic massive sulfide deposit, northeastern Japan: Contribution of microbial sulfate reduction to initial sulfide mineralization2024

    • 著者名/発表者名
      Nozaki Tatsuo、Nagase Toshiro、Ushikubo Takayuki、Shimizu Kenji、Komuro Kosei
    • 雑誌名

      Resource Geology

      巻: 74 号: 1

    • DOI

      10.1111/rge.12328

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sulfur Isotope and Trace Element Systematics in Arc Magmas: Seeing through the Degassing via a Melt Inclusion Study of Kyushu Island Volcanoes, Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi Masataka、Koga Kenneth T、Rose-Koga Estelle F、Shimizu Kenji、Ushikubo Takayuki、Yoshiasa Akira
    • 雑誌名

      Journal of Petrology

      巻: 63 号: 7 ページ: 1-31

    • DOI

      10.1093/petrology/egac061

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Microbial sulfate reduction plays an important role at the initial stage of subseafloor sulfide mineralization2020

    • 著者名/発表者名
      Nozaki Tatsuo、Nagase Toshiro、Ushikubo Takayuki、Shimizu Kenji、Ishibashi Jun-ichiro、and the D/V Chikyu Expedition 909 Scientists
    • 雑誌名

      Geology

      巻: 49 号: 2 ページ: 222-227

    • DOI

      10.1130/g47943.1

    • NAID

      120007017117

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Tracing the subducting Pacific slab with hydrogen and sulfur isotopic ratios in olivine-hosted melt inclusions2024

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kuritani, Kenji Shimizu, Takayuki Ushikubo, Qun-Ke Xia, Jia Liu, Mitsuhiro Nakagawa, Hajime Taniuchi, Eiichi Sato, Nobuo Doi
    • 学会等名
      JpGU 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-situ quadruple sulfur isotope analysis from the Nulliak supracrustal rocks, Labrador, Canada: Atmospheric chemistry in the early Earth2024

    • 著者名/発表者名
      Ryota Mihori, Takayuki Ushikubo, Kenji Shimizu, Tsuyoshi Komiya
    • 学会等名
      JpGU 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Nature of slab-fluid sulfur indicated from sulfur isotope and trace element systematics of olivine-hosted melt inclusions from Kyushu Island volcanoes, Japan2023

    • 著者名/発表者名
      M. Kawaguchi, K. T. Koga, E. F. Rose-Koga, K. Shimizu, T. Ushikubo, A. Yoshiasa
    • 学会等名
      JpGU 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Oxygen and silicon isotope systematics of zircons from Izu-Bonin-Mariana arc and the Izu collision zone, a modern analogue of the early evolved crust formation2023

    • 著者名/発表者名
      T. Ushikubo, K. Tani
    • 学会等名
      6th International Archean Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カナダ、ラブラドルのヌリアック表成岩(約39億年前)の硫化鉱物に対する局所4種硫黄同位体分析:初期地球の大気化学と硫黄循環2023

    • 著者名/発表者名
      三堀遼太、牛久保孝行、清水健二、澤木祐介、小宮剛
    • 学会等名
      日本地質学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Oxygen, not sulfate, as the driver of the Ediacaran Shuram excursion2022

    • 著者名/発表者名
      F. Matsu’ura, Y. Sawaki, T. Komiya, T. Ushikubo, K. Shimizu, Y. Ueno
    • 学会等名
      JpGU 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Combination of in-situ sulfur isotope and trace element analysis of pyrites: Quantitative estimate of chemistry and redox condition of seawater in the Ediacaran2022

    • 著者名/発表者名
      T. Komiya, K. Namba, Y. Sawaki, T. Hirata, T. Ushikubo, K. Shimizu
    • 学会等名
      JpGU 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Large contribution of oxygen to organic matter degradation during the Ediacaran Shuram excursion2022

    • 著者名/発表者名
      F. Matsu’ura, Y. Sawaki, T. Komiya, T. Ushikubo, K. Shimizu, Y. Ueno
    • 学会等名
      Goldschmidt 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 硫化鉱物の局所イオウ同位体と微量元素分析による海洋中の硫酸と微量金属元素濃度の定量法の開発とエディアカラ紀海洋への応用2022

    • 著者名/発表者名
      小宮 剛、難波 恒太、澤木 祐介、牛久保 孝行、清水 健二
    • 学会等名
      日本地質学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] SIMSを用いた硫化鉱物の局所硫黄2~4同位体比分析高精度化への取り組み2022

    • 著者名/発表者名
      牛久保 孝行、清水 健二、野崎 達生、鳥本 淳司、長瀬 敏郎、久保田 勇祐、中川 麻悠子、上野 雄一郎
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] かんらん石メルト包有物の硫黄同位体および微量元素システマティクスで探る九州地方島弧マグマの硫黄の起源2022

    • 著者名/発表者名
      川口 允孝、K. T. Koga、E. F. Rose-Koga、清水 健二、牛久保 孝行、吉朝 朗
    • 学会等名
      国際火山噴火史情報研究集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 神鍋火山スコリア中のかんらん石のメルト包有物の研究2022

    • 著者名/発表者名
      金山 壮一朗、柵山 徹也、清水 健二、牛久保 孝行
    • 学会等名
      日本火山学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] In Situ Sulfur Isotope Analysis of Sulfide in >3.95 Ga Metasedimentary Rocks: Sulfur Cycling and Microbial Activity in the Eoarchean2022

    • 著者名/発表者名
      R. Mihori, Y. Sawaki, M. Kayama, T. Ushikubo, K. Shimizu, T. Komiya
    • 学会等名
      Precambrian World 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly enriched and depleted melt sources in mantle plumes recorded in olivine-hosted melt inclusions in Raivavae ocean island basalts2021

    • 著者名/発表者名
      T. Hanyu, K. Shimizu, T. Ushikubo, J.-I. Kimura, Q. Chang, M. Hamada
    • 学会等名
      Goldschmidt 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extreme sulfur isotope fractionation in the seafloor hydrothermal deposit of the Okinawa Trough revealed by SIMS in-situ analysis2020

    • 著者名/発表者名
      T. Nozaki, T. Nagase, T. Ushikubo, K. Shimizu, J.-I. Ishibashi, CK16-05 cruise members
    • 学会等名
      Goldschmidt 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高知コア研における硫黄2同位体及び4同位体比局所分析の取り組み2020

    • 著者名/発表者名
      牛久保 孝行、清水 健二、野崎 達生、長瀬 敏郎
    • 学会等名
      JpGU 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] SIMS分析により解明された沖縄トラフ海底熱水鉱床の極端な硫黄同位体分別2020

    • 著者名/発表者名
      野崎 達生、長瀬 敏郎、牛久保 孝行、清水 健二、石橋 純一郎、CK16-05航海乗船者一同
    • 学会等名
      JpGU 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 海底下の硫化物鉱床初期形成過程は微生物活動が促進する2020

    • 著者名/発表者名
      野崎 達生、長瀬 敏郎、牛久保 孝行、清水 健二、石橋 純一郎、CK16-05航海乗船研究者
    • 学会等名
      海と地球のシンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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