ラテライト形成過程と表層環境の地球史進化：鉄・三種酸素同位体の地球化学からの視点

• 研究課題/領域番号: 24654164
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 地質学
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 山口 耕生 東邦大学, 理学部, 准教授 (00359209)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ラテライト / 鉄 / 酸素 / 原生代 / 南アフリカ / ボツワナ

研究成果の概要

約22億年前のラテライトの風化断面の鉄と酸素の安定同位体の地球化学より当時の大気中酸素濃度の程度を明らかにしようとする本研究では、鉄同位体比対酸素同位体比の負相関（ラテライト化作用が強い部位ほど54Feが溶脱して56Feにより富み、降水の影響下で形成する２次鉱物は18Oに枯渇する）を発見した。
数値モデル計算より、水／岩石比 が 10,000-100,000程度であり、現代のラテライトの形成時のものと同程度であること、ラテライト形成場は現代の (亜)熱帯域に相当したこと、さらに約22億年前の海洋の酸素同位体組成が 0 ‰であったことも示した。

研究成果

• [雑誌論文] Sedimentology of the Paleoproterozoic Kungarra Formation, Turee Creek Group, Western Australia: A conformable record of the transition from early to modern Earth. (2015)
  • 著者名/発表者名: Van Kranendonk, M.J., Mazumder, R., Yamaguchi, K.E., Yamada, K., and Ikehara, M.
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 256 ページ: 314-343
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2014.09.015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Life’s adaptation to the oxygen revolution: Litho-stratigraphic analysis of a stromatolite-thrombolite reef from the Paleoproterozoic Turee Creek Group, Western Australia (2015)
  • 著者名/発表者名: Barlow, E., Van Kranendonk, M.J., Yamaguchi, K.E., Hegner, E., Yamada, K., Ikehara, M., and Lepland, A.
  • 雑誌名: Geobiology 巻: 未定
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Determination of 129I/127I in environmental water before and after the 2011 Fukushima Daiichi nuclear power plant accident with a solid extraction disk. (2014)
  • 著者名/発表者名: Bamba, S., Yamaguchi, K.E., and Amano, H.
  • 雑誌名: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 巻: 301 号: 1 ページ: 75-80
  • DOI: 10.1007/s10967-014-3055-8
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preliminary report on the Dixon Island - Cleaverville Drilling Project, Pilbara Craton, Western Australia (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiyokawa, S., Koge, S., Ito, T., Ikehara, M., Kitajima, F., Yamaguchi, K.E. and Suganuma, Y.
  • 雑誌名: Geological Survey of Western Australia, Record 巻: 14 ページ: 1-39
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateral variations in the lithology and organic chemistry of a black shale succession of the Mesoarchean Dixon Island Formation in the coastal Pilbara Terrane Western Australia : Influence by syndepositional hydrothermal activity (2012)
  • 著者名/発表者名: Kiyokawa, S., Ito, T., Ikehara, M., Yamaguchi, K. E., Koge, S., and Sakamoto, R.
  • 雑誌名: Island Arc 21 巻: 21 号: 2 ページ: 118-147
  • DOI: 10.1111/j.1440-1738.2012.00811.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of tides and weather on the sedimentation of iron-oxyhydroxides in a shallow-marine hydrothermal environment at Nagahama Bay, Satsuma Iwo-Jima Island, Kagoshima, southwest Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: Kiyokawa, S., Ninomiya, T., Oguri, K., Ito, T., Ikehara, M., Nagata, T., and Yamaguchi, K. E.
  • 雑誌名: Island Arc 21 巻: 21 号: 2 ページ: 66-78
  • DOI: 10.1111/j.1440-1738.2012.00808.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comments on "Abiotic pyrite formation produces a large Fe isotope fractionation (2011)
  • 著者名/発表者名: Czaja, A.D., Johnson, C.M., Yamaguchi, K.E., Beard, B.L.
  • 雑誌名: Science 巻: 335 号: 6068 ページ: 538-538
  • DOI: 10.1126/science.1211804
  • 査読あり
• [学会発表] Restoration environment of Archean/Proterozoic deep ocean floor: REAP project. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kiyokawa, S., Ito, T., Ikehara, M., Yamaguchi, K.E., Suganuma, Y., Horie, K., and Onoue, T.
  • 学会等名: 3rd International Geoscience Symposium: Project A in Korea.
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-08
• [学会発表] Reconstruction of 3.2 Ga sedimentary environment: Carbon and sulfur analysis for DXCL drillcores of Pilbara, Western Australia (2015)
  • 著者名/発表者名: Miki, T., Kiyokawa, S., Naraoka, H., Takahata, N., Ishida, A., Ito, T., Ikehara, M., Yamaguchi, K.E. and Sano, Y.
  • 学会等名: 3rd International Geoscience Symposium: Project A in Korea.
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-08
• [学会発表] Biogeochemical cycling of Fe, S, C, N, and Mo in the 3.2 Ga ocean: Constraints from DXCL-DP black shales from Pilbara, Western Australia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K.E., Naraoka, N., Ikehara, M., Ito, T., and Kiyokawa, S.
  • 学会等名: The 2014 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] Sulfur speciation and isotope analysis of the 2.7 Ga shallow- and deep-facies black shales from Pilbara, Western Australia (2014)
  • 著者名/発表者名: Minami, H., Abe, A., Yamaguchi, K.E., and Naraoka, N.
  • 学会等名: The 2014 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] Geochemistry of carbon and sulfur in the 2.7 Ga stromatolitic carbonate and shale (ABDP#10 core) from Meentheena, Western Australia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomiuka, T. and Yamaguchi, K.E.
  • 学会等名: The 2014 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] Organic / inorganic carbon content and isotope analysis of 3.1Ga Cleaverville Formation in Pilbara, Australia: Result of DXCL project (2014)
  • 著者名/発表者名: Miki, T., Kiyokawa, S., Ito, T., Ikehara, M., Yamaguchi, K.E.
  • 学会等名: The 2014 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] 32-31 億年前の海底堆積層解析：DXCL掘削からみられる海洋環境と縞状鉄鉱層形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清川 昌一、伊藤 孝、池原 実、山口 耕生、尾上 哲治、菅沼 悠介、堀江 憲治、奈良岡 浩、三木 翼
  • 学会等名: 日本地質学会第121年学術大会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • 年月日: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [学会発表] Mesoarchean oceanic floor environment at sedimentary sequences in Dixon Island-Cleaverville Formation formations, Pilbara Australia: Result of DXCL drilling project. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kiyokawa, S., Ito, T., Ikehara, M., Yamaguchi, K.E., Naraoka, H., Onoue, T., Horie, K., Aihara, Y., Miki, T.
  • 学会等名: 21st General Meeting of the International Mineralogical Association
  • 発表場所: Sandton City, South Africa
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-05
• [学会発表] Reconstruction of 3.2Ga sea floor environment: In situ and whole-rock analysis of carbon and sulfur isotope of DXCL project. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miki, T., Kiyokawa, S., Naraoka, H., Takahata, N., Ishida, A., Ito, T., Ikehara, M., Yamaguchi, K.E., Sakamoto, R., and Sano, Y.
  • 学会等名: 21st General Meeting of the International Mineralogical Association
  • 発表場所: Sandton City, South Africa
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-05
• [学会発表] Oxidative biogeochemical cycling of Fe, S, C, N, and Mo in the 3.2 Ga ocean: Constraints from DXCL-DP sulfidic black shales from northwestern Pilbara, Western Australia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K.E., Kobayashi, Y. Shiina, A., Yamada, K., Kobayashi, D., Nakamura, T., Sakamoto, R., Naraoka, H., Ikehara, M., Ito, T., and Kiyokawa, S.
  • 学会等名: Origins 2014
  • 発表場所: 奈良県新公会堂（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] Sulfur speciation and isotope analysis ofin the 2.7 Ga shallow- and deep-facies black shales from Pilbara, Western Australia (2014)
  • 著者名/発表者名: Minami, H., Abe, A., Yamaguchi, K.E., Naraoka, H.
  • 学会等名: Origins 2014
  • 発表場所: 奈良県新公会堂（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] Origin of organic matter in 3.2 Ga black shales revealed by infrared and laser Raman microspectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T,, Yamaguchi, K.E. Ikehara, M., Kiyokawa, S., and Ito, T.
  • 学会等名: Origins 2014
  • 発表場所: 奈良県新公会堂（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] Geochemistry of C, O and S in the 2.7 Ga stromatolite (ABDP#10 core) from Meenthena, Western Australia (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomiuka, T., Yamaguchi, K.E., Sakai, S.
  • 学会等名: Origins 2014
  • 発表場所: 奈良県新公会堂（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] Denitrification in the Mesoarchean deep ocean: Evidence from nitrogen isotope compositions of kerogen in black shales from Pilbara, Western Australia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kotani, M., Yamaguchi, K.E., and Ikehara, M.
  • 学会等名: Origins 2014
  • 発表場所: 奈良県新公会堂（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] Constraints for oceanic redox conditions from Fe speciation analysis of 3.2 Ga DXCL-DP black shales, Cleaverville Group, Western Australia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiina, A., Yamaguchi, K.E., Kiyokawa, S., Ikehara, M., and Ito, T.
  • 学会等名: Origins 2014
  • 発表場所: 奈良県新公会堂（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] 32 億年前の海底環境復元: DXCL掘削試料の炭素・硫黄同位体比について (2014)
  • 著者名/発表者名: 三木 翼、清川 昌一、奈良岡 浩、高畑 直人、石田 章純、伊藤 孝、池原 実、山口 耕生、坂本 亮、 佐野 有司
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] Mesoarchean Banded Iron Formation sequences in Dixon Island-Cleaverville Formation, Pilbara Astralia: Oxygenic signal from DXCL project.
  • 著者名/発表者名: Kiyokawa, S., Ito, T., Ikehara, M., Yamaguchi, K.E., Naraoka, H., Onoue, T., Horie, K., Sakamoto, R., Aihara, Y., and Miki, T.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, US
• [学会発表] Field occurrence and lithology of Archean hydrothermal systems in the 3.2 Ga Dixon Island Formation, Western Australia.
  • 著者名/発表者名: Aihara, Y., Kiyokawa, S., Ito, T., Ikehara, M., Yamaguchi, K.E., Horie, K., Sakamoto, R., and Miki, T.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, US
• [学会発表] ) Heterogeneity of S isotope ratios of Mesoarchean minute spherical pyrite crystals: NanoSIMS analysis for the 3.2Ga black shale from DXCL Drilling Project in Pilbara, Australia.
  • 著者名/発表者名: Miki, T., Kiyokawa, S., Takahata, N., Ishida, A., Ito, T., Ikehara, M., Yamaguchi, K.E., Sakamoto, R., and Sano, Y.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, US
• [学会発表] Geochemical evidence for redox stratification of the ocean 2.7 billion years ago.
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K.E. and Abe, A.
  • 学会等名: International Biogeoscience Conference
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋）
  • 招待講演
• [学会発表] Biogeochemical cycling of nitrogen and carbon in the 3.2 Ga ocean: Results from DXCL-DP, NW Pilbara, Western Australia.
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K.E., Kobayashi, D., Yamada, K., Sakamoto, R., Hosoi, H., Kiyokawa, S., Ikehara, M., Ito, T.
  • 学会等名: 23rd V.M. Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Firenze, Italy
• [学会発表] REE Geochemistry of ~3.2 Ga old BIFs from the Mapepe Formation and Msauli Member, Barberton, South Africa.
  • 著者名/発表者名: Yahagi, T.R., Yamaguchi, K.E., Haraguchi, S., Sano, R., Teraji, S., Kiyokawa, S., Ikehara, M., Ito, T.
  • 学会等名: 23rd V.M. Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Firenze, Italy
• [学会発表] Geochemistry of C, N, S, Fe, and Mo in the 3.2 and 2.7 Ga sulfide-rich carbonaceous shales from Pilbara Craton, Western Australia.
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K.E., Abe, A., Kobayashi, Y., Kobayashi, D., Nakamura, T., Ikehara, M., Haraguchi, S., Sakamoto, R., Naraoka, H., Kiyokawa, S., and Ito, T.
  • 学会等名: Meeting of the Americas
  • 発表場所: Cancun, Mexico
• [学会発表] 約32億年前の海洋環境 ～南アフリカ・バーバートン帯のマペペ層およびムサウリ層のBIFのREE組成からの制約
  • 著者名/発表者名: 矢作 智隆、山口 耕生、原口 悟、佐野 良太、寺司 周平、清川 昌一、池原 実、伊藤 孝
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学 川内北キャンパス（仙台）
• [学会発表] 32-31億年前の海底環境復元：DXCL掘削コアに含まれる微小球殻状黄鉄鉱におけるNanoSIMSを用いた局所硫黄同位体分析
  • 著者名/発表者名: 三木 翼、清川 昌一、高畑 直人、 伊藤 孝、 池原 実、 山口 耕生、 坂本 亮、 佐野 有司
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学 川内北キャンパス（仙台）
• [学会発表] 太古代の海底直上の堆積層：32 億年前オーストラリア，デキソンアイランド層の例
  • 著者名/発表者名: 清川 昌一、伊藤 孝、池原 実、山口 耕生、菅沼 悠介、堀江 憲治、高下 将一郎、坂本 亮、相原 悠平
  • 学会等名: 日本地質学会第120年学術大会
  • 発表場所: 東北大学 川内北キャンパス（仙台）
• [学会発表] Biogeochemistry of C, N, S, Fe, and Mo and origin of organic matter in the 3.2 and 2.7 Ga sulfidic black shales from Pilbara, Western Australia: A synthesis.
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, K.E., Abe, A., Kobayashi, Y., Kobayashi, D., Nakamura, T., Ikehara, M., Haraguchi, S., Sakamoto, R., Naraoka, H., Kiyokawa, S. and Ito, T.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Redox stratification of the ocean 2.7 billion years ago: Preliminary results from Fe speciation analysis of shallow- and deep-facies black shales.
  • 著者名/発表者名: Abe, A., Yamaguchi, K.E., Haraguchi, S., Naraoka, H., Naito, K., and Yahagi, T.R.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Marine sulfur cycle constrained from isotope analysis of different forms of sulfur in the 3.2 Ga black shale (DXCL-DP) from Pilbara, Australia
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y., Yamaguchi, K.E., Sakamoto, R., Naraoka, H., Kiyokawa, S., Ikehara, M., and Ito, T.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco