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ポルフィリン窒素同位体比を用いた地球内部窒素の解析

研究課題

研究課題/領域番号 23H00153
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
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

大河内 直彦  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門, 部門長 (00281832)

研究分担者 黒田 潤一郎  東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (10435836)
小川 奈々子  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), グループリーダー (80359174)
伊左治 雄太  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 研究員 (80836320)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)
2025年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2024年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
2023年度: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円)
キーワード窒素サイクル / 窒素同位体比 / ポルフィリン / 地球内部 / 三畳紀末
研究開始時の研究の概要

地球史最大のマントル物質噴出イベントである中央大西洋洪水玄武岩が形成された三畳紀末を例に,マントルから大気へともたらされた窒素,特にN2の影響を同位体比記録として正確に復元する。特に,堆積物中から単離されたポルフィリンの窒素同位体比を測定することによって,当時の海洋一次生産者の正確な窒素同位体比を得る。さらに,オスミウム同位体比などからマントル物質の供給フラックスを推定する。モデルを用いて,地球内部と表層環境の間の窒素循環を一次近似的に復元し,断続的に起きてきた固体地球からの脱ガスが表層環境に与えた影響を論じる。

研究実績の概要

本研究は,地球史最大のマントル物質噴出イベントである中央大西洋洪水玄武岩(CAMP)が形成された三畳紀末(2億100万年前)において,マントルから大気へともたらされた窒素,特に窒素ガス(N2)の影響を同位体比記録として正確に復元することが目的である。具体的には,堆積物中から単離されたポルフィリン(クロロフィルの中心環の化石分子)の窒素同位体比を測定することによって,当時の海洋一次生産者の正確な窒素同位体比を得る。R5年度には,英国南西部Bristol Channel Basinの露頭で得られた三畳紀末の堆積岩(St. Audrie’s Bay site)について,ボールミル等で試料を細かく粉砕した後,各種有機溶媒を用いてポルフィリンを抽出した。その後,シリカゲル・カラムクロマトグラフィーなどいくつかの湿式操作を経た後,DPEP(Deoxophylloerythroetioporphyrin)をはじめとする各種ポルフィリン化合物を,分取装置付き高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて単離・精製した。現時点において,9試料から精製されたDPEPについて,微量化された同位体比質量分析計(nano-EA/IRMS)を用いて窒素同位体比の測定に成功している。それらの値は-2‰から+7‰(vs. AIR)の範囲に分布することが明らかになった。いくつかの試料は,有機物の非常に少ない層から抽出されたものであり,今後一部の試料の再測定などを行う予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画に記載した通り,Dr. Calum Foxが研究協力者として本研究に参画しており,予定通り順調に進捗している。

今後の研究の推進方策

今後は,さらなる試料の分析を進める。またそれと同時に,非常に有機物含有量の少ない試料から抽出されるDPEP量は同位体比測定に十分でないことが明らかになったため,ポルフィリン画分として,窒素同位体比の測定を行い,それを代用することも考慮している。

報告書

(2件)
  • 2023 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] San Diego State University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] A new era of isotope ecology: Nitrogen isotope ratio of amino acids as an approach for unraveling modern and ancient food web2023

    • 著者名/発表者名
      Ohkouchi, N.
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy. Ser. B: Physical and Biological Sciences

      巻: 99 号: 5 ページ: 131-154

    • DOI

      10.2183/pjab.99.009

    • ISSN
      0386-2208, 1349-2896
    • 年月日
      2023-05-11
    • 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
  • [学会発表] 分子レベル同位体比計測の最先端技術:地球物質循環と生態環境解析のための有機化合物の炭素・窒 素・硫黄同位体比分析法2023

    • 著者名/発表者名
      小川奈々子、高野淑識、大河内直彦
    • 学会等名
      第71回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞の同位体地球化学:恒常性が生み出す自律システムの研究2023

    • 著者名/発表者名
      大河内直彦
    • 学会等名
      日本地球化学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/biogeochem/member/ohkouchi/index.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2023-04-13   更新日: 2025-06-20  

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