多元素同位体比に基づく古第三紀環境変動と有用元素濃集機構の因果律の解明

• 研究課題/領域番号: 20J22396
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 審査区分: 小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 桑原 佑典 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2020-04-24 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円); 2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 古第三紀 / Eocene Hyperthermals / 炭酸塩堆積物 / オスミウム同位体比 / バリウム同位体比 / 暁新世ー始新世境界温暖化極大 / 化学風化 / 炭素同位体比 / 同位体地球化学

研究開始時の研究の概要

古第三紀には，暁新世－始新世境界温暖化極大や中期始新世気候最適期など，突発的な温暖化イベントが多数発生した．こうした環境変動イベントが地球の元素循環にいかなる影響を及ぼしたのかを解明すべく，太平洋，大西洋，インド洋の三つの大洋で採取された古第三紀の海底堆積物の全岩化学組成・同位体分析，および，地球表層における物質循環シミュレーションを実施する．そして，レアアースをはじめとする有用元素の海底堆積物における濃集メカニズムに古第三紀の地球温暖化イベントがどのように関与していたのかを考察する．

研究実績の概要

本研究は，インド洋の深海堆積物の全岩化学組成分析，および多元素同位体比分析（炭素，酸素，オスミウム，バリウム）を通じ，新生代古第三紀の環境変動（Eocene Hyperthermalsなど）に対し，地球上における物質循環システムがどのような応答をしたのかを解明することを目的としている．
令和4年度上半期は，古第三紀におけるインド洋の生物生産性の解読を目的として，インド洋Exmouth Plateauの深海堆積物コア（ODP Site 762C）のバリウム同位体分析を海洋研究開発機構にて実施し，30試料のデータを得た．本成果については2023年7月に開催される地球化学分野の国際学会“Goldschmidt 2023”にて発表予定である．さらに，前年度に実施したSite 762C，およびインド洋Kerguelen Plateauの深海堆積物コアODP Site 738Cのオスミウム同位体分析の結果，およびその考察について，「日本地球惑星科学連合2022年大会」，および古第三紀の古環境変動に関する国際学会“12th International Conference on Climatic and Biotic Events of the Paleogene (CBEP12)”にて発表し，前者において「学生優秀発表賞」を受賞した．
令和4年度下半期は，本研究課題を開始して以来，蓄積してきたODP Site 762Cと Site 738Cの地球化学データを統合して考察を実施し，博士論文を執筆・提出した．そして，2023年3月に博士（工学）の学位を取得するとともに，所属研究科より「工学系研究科長賞」を受賞した．

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Iron deposition during recovery from Late Devonian oceanic anoxia: Implications of the geochemistry of the Kawame ferromanganese deposit, Nedamo Belt, Northeast Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara Yusuke、Fujinaga Koichiro、Nozaki Tatsuo、Ohta Junichiro、Yano Moei、Yasukawa Kazutaka、Nakamura Kentaro、Kato Yasuhiro
  • 雑誌名: Global and Planetary Change 巻: 216 ページ: 103920-103920
  • DOI: 10.1016/j.gloplacha.2022.103920
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Umber as a lithified REY-rich mud in Japanese accretionary complexes and its implications for the osmium isotopic composition of Middle Cretaceous seawater (2022)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Fujinaga, Kentaro Nakamura, Junichiro Ohta, Moei Yano, Yusuke Kuwahara, Kazutaka Yasukawa, Yutaro Takaya, Ken Nakayama, Tatsuo Nozaki, Yasuhiro Kato
  • 雑誌名: Ore Geology Reviews 巻: 142 ページ: 104683-104683
  • DOI: 10.1016/j.oregeorev.2021.104683
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid coupling between solid earth and ice volume during the Quaternary (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara Yusuke、Yasukawa Kazutaka、Fujinaga Koichiro、Nozaki Tatsuo、Ohta Junichiro、Sato Honami、Kimura Jun-Ichi、Nakamura Kentaro、Yokoyama Yusuke、Kato Yasuhiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 5695-5695
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84448-7
  • NAID: 120007028957
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] インド洋の炭酸塩堆積物より復元した古第三紀の海水Os同位体比記録：始新世「超温暖化」イベントにおける化学風化フィードバックへの示唆 (2022)
  • 著者名/発表者名: 桑原 佑典，安川 和孝，大田 隼一郎，矢野 萌生，見邨 和英，田中 えりか，藤永 公一郎，中村 謙太郎，加藤 泰浩
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
  • 招待講演
• [学会発表] 横浪アンバーから復元した前期白亜紀の海水Os同位体組成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤永 公一郎，矢野 萌生，安川 和孝，中村 謙太郎，大田 隼一郎，桑原 佑典，中山 健，加藤 泰浩
  • 学会等名: 日本地質学会第129年学術大会
• [学会発表] 中央北太平洋の古海水Os同位体記録に基づく古第三紀温室地球の化学風化と火成活動に関する考察 (2022)
  • 著者名/発表者名: 池上 翔，安川 和孝，田中 えりか，大田 隼一郎，桑原 佑典，矢野 萌生，藤永 公一郎，中村 謙太郎，加藤 泰浩
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [学会発表] The Paleogene Seawater Os Isotope Record of the Indian Ocean: Implications for the chemical weathering feedback against Eocene Hyperthermal Events (2022)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, Y., Yasukawa, K., Ohta, J., Yano, M., Mimura K., Tanaka E., Fujinaga, K., Nakamura, K., Kato, Y.
  • 学会等名: 12th International Conference on Climatic and Biotic Events of the Paleogene (CBEP12)
  • 国際学会
• [学会発表] インド洋ODP Site 762Cコアの地球化学：始新世超温暖化イベントへの示唆 (2022)
  • 著者名/発表者名: 桑原 佑典
  • 学会等名: 令和3年度 高知大学海洋コア総合研究センター 共同利用・共同研究成果発表会
• [学会発表] Fluctuation of Marine Osmium Isotope Ratio during the Quaternary Climate Cycles (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, Y., Yasukawa, K., Fujinaga, K., Nozaki, T., Ohta, J., Sato, H., Kimura, J.-I., Nakamura, K., Yokoyama, Y., Kato, Y.
  • 学会等名: Goldschmidt 2021 Virtual
  • 国際学会
• [学会発表] Geochemistry of the Kawame ferromanganese deposit in the Hayachine Belt: Implications for the oceanic environment in the Late Devonian (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, Y., Fujinaga, K., Nozaki, T., Ohta, J., Yasukawa, K., Nakamura, K., Kato, Y.
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2021
• [学会発表] Re-discovering the Lake Towada area as a geological heritage: A key to the revitalization of the local community. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kuwahara, Mizuki Ishida, Mio Kobayashi, Katsuya Ohnuma, Yasuhiro Kato
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [備考] researchmap-桑原佑典
  • URL: https://researchmap.jp/ykuwahara221
• [備考] 加藤・中村・安川研究室HP
  • URL: https://kato-nakamura-yasukawa-lab.jp/member/detail/153
• [備考] 東京大学大学院 工学系研究科 システム創成学専攻 加藤・中村・安川研究室 HP
  • URL: https://kato-nakamura-yasukawa-lab.jp/
• [備考] Yusuke Kuwahara (Researchgate)
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Yusuke-Kuwahara-2