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2016 年度 実績報告書

ポスト冥王代

計画研究

研究領域冥王代生命学の創成
研究課題/領域番号 26106005
研究機関東京大学

研究代表者

磯崎 行雄  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90144914)

研究分担者 堤 之恭  独立行政法人国立科学博物館, 地学研究部, 研究主幹 (00370990)
鈴木 寿志  大谷大学, 文学部, 教授 (60302288)
尾上 哲治  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (60404472)
趙 大鵬  東北大学, 理学研究科, 教授 (70304665)
高畑 直人  東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (90345059)
山本 伸次  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (30467013)
研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
キーワード冥王代 / ジルコン / 地球最古物質 / U-Pb年代 / リン灰石包有物 / トモグラフィー / 始原大陸地殻 / ヘリウム3
研究実績の概要

磯崎・堤・山本:開発した自動ジルコン分離装置を用いて大量のジルコンを選別した結果、約200粒の冥王代粒子を確保できた。中でも地球最古年代である43億年前の年代を持つ粒子を10粒得た。その中に含まれる微小な包有物の解析を進め、生命に不可欠な元素リンおよび水酸基(水)を含むリン灰石を同定した。サイクロン式比重選鉱気を導入し、岩石試料約5kgから一度にジルコン数万粒を回収することに成功した。また研磨しない未処理ジルコン粒子表面のPb同位体比のみを短時間測定することでU/Pb比測定なしで測定粒数を飛躍的に増やすことを試み、ワイオミングのBeartooth産岩石を例に短時間で多数を選別できるようになった。
趙:月震波トモグラフィーから、高濃度トリウム地域でS波速度が遅いことを発見し,放射性熱源元素濃集が原因で低速度異常を生じたことが推定された.熱源元素に濃集したマグマオーシャンの最終固化層が, 重力不安定のため沈降, あるいはマントル下部とオーバーターンした結果と説明できることがわかった.
尾上・高畑・磯崎:冥王代以降の地球外物質フラックスを定量的に求めるために,深海相遠洋性堆積岩を対象としたヘリウム同位体分析を行った結果、従来報告されていない高濃度で3Heが含まれること、また得られた3He/4He比のパターンがフラレンもしくは惑星間塵のパターンに類似することが明らかになった.
鈴木・磯崎:ナイロビ西方のギシェル珪藻土鉱山とホマ半島の古ヴィクトリア湖堆積層の現地調査し、ホモ属の進化が促された時期の珪藻土層、およびカーボナタイト由来の高放射線量下で堆積した堆積層の確認により、高放射線量下での生物進化について検討できる対象を発見した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

自動鉱物選別装置による地球最古物質の探索は予想以上の成果をもたらしている。特に自動鉱物分離装置の開発と年代測定方法の工夫により、これまで膨大な時間を要した分離/同定作業を極めて迅速に進めることが可能となった。その結果、地球最古物質である43億年前ジルコンを9粒得ることができた(従来は3粒のみだった)。またその中の包有物に生命必須のリンや水を含むアパタイトを発見し、少なくとも43億年前には生命出現のための基本条件が用意されていたコトォシメした意義は大きい。これらの成果の一部は、すでに複数の論文として国際学術誌に投稿中である。
また地球表層には残されていない原初大陸地殻が月の表面には存在しており、かつ地下のマントルに沈積したその残骸がある可能性が、月震のトモグラフィー解析から明示できる可能性が明らかになった。これについても予察的な結果を論文化し、すでに国際学術誌に印刷され、また後続の論文を投稿中である。
過去に宇宙起源物質がどの程度地球表層へ流入したのかを探った結果、地層中の微量なヘリウム同位体の測定で、検証可能なことを示すことができた。こrは、古い時代の記録を調べる際の新しい手法の開発に他ならず、新しい研究分野が開かれた。今後、より古い試料から同様の情報を取り出し、冥王代地球における宇宙の影響をチェックできることが期待される。さらに、冥王代の地球表層環境に類似していると想定されるアフリカ、リフトバレーの予備調査の結果、放射性元素に富む熔岩層の近傍で高い放射能が記録されていることが判明し、今後新たな観点から人類を含む動物の急速な多様化と含放射性マグマ活動との関係を解明できる可能性が確実になった。
いずれも新しい研究手法の開発が進んだため、本計画の後半で期待以上の成果が出る可能性がうかがえる。

今後の研究の推進方策

上記の成果を踏まえ、来年度以降は継続して地球最古物質の探索を進める。特にジルコン中の微小包有物を同定するため、自動選別機にラマン分光計を併設し、より迅速かつ高精度で分析を行えるシステムに発展させる準備を進めている。また具体的な最古期地殻の探索については、地震波トモグラフィーの解像度を上げ、マントルの底に存在が予想される冥王代地殻残骸の地震学的同定を進める予定である。一方、ヘリウム3に着目した過去の地球外物質フラックスの検出についても、予察的データが揃ってきたので、これまでより古い年代(古生代および銭カンブリア時代)の岩石試料から同様なシグナルを見つけることを目指す。またリフトバレーでの野外調査と放射性元素濃集層の検出方法にメドがついたので、2017年度に詳しい地質調査と試料採取を進める予定である。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 6件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 11件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] Geological Survey of Finland(フィンランド)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      Geological Survey of Finland
  • [国際共同研究] Tongji University/China Earthquake Administration/Ocean University of China(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Tongji University/China Earthquake Administration/Ocean University of China
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] Univ. Nairobi(ケニア)

    • 国名
      ケニア
    • 外国機関名
      Univ. Nairobi
  • [国際共同研究] Univ. Leicester/Open Univeristy(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Univ. Leicester/Open Univeristy
  • [国際共同研究] Univ. Queensland/Geological Survey of Canada(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Univ. Queensland/Geological Survey of Canada
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      2
  • [雑誌論文] High-reliability zircon separation for hunting the oldest material on Earth: an automatic zircon separator with image-processing/microtweezers-manipulating system and double-step dating2017

    • 著者名/発表者名
      Isozaki, Y., Yamamoto, S., Sakata, S., Obayashi, H., Hirata, T., Obori, K., Maebayashi, T., Takeshima, S., Ebisuzaki, T., and Maruyama, S.
    • 雑誌名

      Geoscience Frontiers

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Secular change in lifetime of granitic crust and continental growth through time: a new view from detrital zircon age of sandstones2017

    • 著者名/発表者名
      Sawada, H., Isozaki, Y., Sakata, S., Hirata, T., Maruyama, S.
    • 雑誌名

      Geoscience Frontiers

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.gsf.2016.11.010

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tomography of the subducting Pacific slab and the 2015 Bonin deepest earthquake (Mw 7.92017

    • 著者名/発表者名
      Zhao, D., Fujisawa, M., Toyokuni, G.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: -

    • DOI

      10.1038/srep44487

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 月の地震波トモグラフィーと初期地球2017

    • 著者名/発表者名
      趙 大鵬・丸山茂徳・磯崎行雄
    • 雑誌名

      地学雑誌

      巻: 126 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Seismic velocity azimuthal anisotropy of the Japan subduction zone: Constraints from P and S wave traveltimes2016

    • 著者名/発表者名
      Liu, X., Zhao, D.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 121 ページ: 5086-5115

    • DOI

      10.1002/2016JB013116

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Depth variations of P-wave azimuthal anisotropy beneath Mainland China2016

    • 著者名/発表者名
      Wei, W., Zhao, D., Xu, J., Zhou, B., Shi, Y.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.1038/ srep29614

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bolide impact triggered the Late Triassic extinction event in equatorial Panthalassa.2016

    • 著者名/発表者名
      Onoue, T., Sato, H., Yamashita, D., Ikehara, M., Yasukawa, K., Fujinaga, K., Kato, Y., Matsuoka, A.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.1038/srep29609

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] U-Pb geochronology of detrital zircon in metasediments from Sri Lanka: Implications for the regional correlation of Gondwana fragments2016

    • 著者名/発表者名
      Takamura, Y., Tsunogae, T., Santosh, M., Malaviarachchie, S.P.K., Tsutsumi, Y.
    • 雑誌名

      Precambrian Research

      巻: 281 ページ: 434-452

    • DOI

      10.1016/j.precamres.2016.06.015

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Combined investigation of H isotopic compositions and U-Pb chronology of young Martian meteorite Larkman Nunatak 063192016

    • 著者名/発表者名
      Koike M., Sano Y., Takahata N., Ishida A., Sugiura N., Anand M.
    • 雑誌名

      Geochemical Journal

      巻: 50 ページ: 363-377

    • DOI

      doi:10.2343/geochemj.2.0424

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Occurrence and geochronology of the Eoarchean, 3.9 Ga, Iqaluk Gneiss in the Saglek Block, northern Labrador, Canada: Evidence for the oldest supracrustal rocks in the world.2016

    • 著者名/発表者名
      Shimojo, S., Yamamoto, S., Sakata, S., Yokoyama, T.D., Maki, K., Sawaki, Y., Ishikawa, A., Aoki, K., Aoki, S., Koshida, K., Tashiro, T., Hirata, T., Collerson, K.D., Komiya, T.
    • 雑誌名

      Precambrian Research

      巻: 278 ページ: 218-243

    • DOI

      10.1016/j.precamres.2016.03.018

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Why primordial continents were recycled to the deep: Role of subduction erosion.2016

    • 著者名/発表者名
      Azuma, S., Yamamoto, S., Ichikawa, H. and Maruyama, S.
    • 雑誌名

      Geoscience Frontires

      巻: 8 ページ: 337-346

    • DOI

      10.1016/j.gsf.2016.08.001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Detection of Hadean crustal material in the deep Earth and Moon2017

    • 著者名/発表者名
      Zhao, D., Isozaki, Y. Maruyama, S.
    • 学会等名
      Japan Planetary Geosci. Union Meeting
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2017-05-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 地球最古物質と生命の起源2017

    • 著者名/発表者名
      磯崎行雄・山本伸次・坂田周平・大林秀行・平田岳史
    • 学会等名
      日本古生物学会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2017-01-28
  • [学会発表] 3.2 Ga sedimentary environment implied from heterogeneity of sulfur isotopic ratio in barite beds in Pilbara, Western Australia2016

    • 著者名/発表者名
      Miki T, Kiyokawa S., Takahata N., Ishida A., Ito T., Ikehara M. Yamaguchi K.E. and Sano Y.
    • 学会等名
      International Geological Congress
    • 発表場所
      cape Town, S. Africa
    • 年月日
      2016-09-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro-scale δ13C determination by NANOSims in a Juina diamond with a carbonate inclusion.2016

    • 著者名/発表者名
      Pinti D.L., Ishida A., Takahata N., Bureau H., Cartigny P. and Sano Y.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Pacifico-Yokohama (神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Oceanic Anoxic Event at the Carnian/Norian Boundary Interval in the Black Bear Ridge Section, British Columbia, Canada2016

    • 著者名/発表者名
      Onoue, T., Zonneveld, J-P., Orchard, M., Yamashita, K., Sato, H., Kusaka S.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Pacifico-Yokohama (神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Shock-metamorphosed zircons discovered in Jack Hills metaconglomerate from the Narryer Gneiss Complex, Western Australia2016

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, S.
    • 学会等名
      Goldschmidt Conference
    • 発表場所
      Pacific-Yokohama (神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-28
    • 国際学会
  • [学会発表] ケニア、スグタ谷から見いだされた化石珪藻について2016

    • 著者名/発表者名
      谷口拓海・鈴木寿志・石田志朗
    • 学会等名
      日本古生物学会
    • 発表場所
      恐竜博物館(福井県勝山市)
    • 年月日
      2016-06-26

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公開日: 2018-01-16  

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