初期地球史における生物界進化に果した海底熱水活動の役割

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07041081
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大本 洋 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60194304)
• 研究分担者: MOCK Robin L ペンシルヴァニア州立大学, 地球科学科, 助手 ; KUMP Lee R. ペンシルヴァニア州立大学, 地球科学科, 教授 ; BARNES Huber ペンシルヴァニア州立大学, 鉱床学研究所, 教授 ; KIMBERLEY Mi ノースカロライナ州立大学, 海洋地球大気科学科, 准教授 ; 落合 栄一郎 ジュニアータ大学, 化学科, 教授 ; 根建 心具 鹿児島大学, 教養部, 教授 (10107849) ; 掛川 武 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60250669) ; 海保 邦夫 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00143082) ; 林 謙一郎 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (40124614)
• キーワード: 海底熱水活動 / リンのフラックス / 重金属元素のフラックス / 生物界の進化 / 初期地球 / 酸素発生型生物 / P-C境界

研究概要

「生命の誕生」に次ぐ、地球史における生物界の大事件は(1)約35〜18億年前に起こった酸素発生型生物の急激な増加と(2)カンブリア紀初頭に起こった骨格生物の出現と生物種の爆発的増加、である。本研究は(1)および(2)の原因を各々の時期に生成した土壌および堆積岩を総合的地球化学のアプローチにより解明することを目的とする。この目的を達成するための、第一段階として、約27〜18億年前に生成した岩石を保存しているカナダ・南オンタリオ州地域(A地域)、およびカンブリア紀境界の摸式地であるカナダ・ニューファンドランド島(B地域)の地質調査および岩石試料の採集を行った。この野外調査は7月から9月にかけ、のべ11人によって行われた。この調査には米国における共同研究者である落合教授、モック助手も参加した。採集された岩石は、6人の研究者および5人の大学院生によって、種々の地球化学的、岩石学的、および鉱物学的手法によって研究されている。これらの研究によって、地球の化学的および生物学的進化について、従来の支配的な学説に対して、真っ向から疑問を投げかけるような新しいデータが数多く得られている。それらのデータは「約25億年前にはすでに陸上生物が繁殖していた。そして、大気は既に酸素に富んでいた」という新しい学説を強く支持する。これらの研究結果は、資源地質学会・鉱物学会・岩石鉱物鉱床学会合同学会(10月)、および地球惑星科学関連学会(3月)において計12篇の発表として公表した。

研究成果

• [文献書誌] Ohmoto,H.,Hayashi,K.,Kassai,N.,and Hanamuro,T.: "Behavior of elements during diagenesis and hedrothermal alteration of shales : I. Fe. Si, Al, Ti, and alkali elements" J. of the Soc. of Resource Geol.45. 257 (1995)
• [文献書誌] Hayashi,K.,Watanabe,Y.,Manaka,M.,and Ohmoto,H.: "Behavior of elements during diagenesis and hedrothermal alteration of shales : II. Uranium" J. of the Soc. of Resource Geol.45. 257 (1995)
• [文献書誌] Watanabe,Y.,Liu.,Y.,Naraoka,H.,and Ohmoto,H.: "Behavior of elements during diagenesis and hedrothermal alteration of shales : III. C, N, S, and P" J. of the Soc. of Resource Geol.45. 258 (1995)
• [文献書誌] Kakegawa,T.,Haruna.,M.,Hayashi.,K.,and Ohmoto,H.: "Behavior of elements during diagenesis and hedrothermal alteration of shales : IV. Formational mechanism of pyrite nodules" J. of the Soc. of Resource Geol.45. 258 (1995)
• [文献書誌] Ohmoto,H.: "Genetic relationships between black shales and submarine hedrothermal ore deposits" J. of the Soc. of Resource Geol.45. 259 (1995)
• [文献書誌] Kakegawa,T.,and Ohmoto,H.: "〜3. 4 Ga Biogenic pyrites and 〜3. 1 Ga hydrothermal pyrites st the Princeton gold mine, Barberton, South Africa" J. of the Soc. of Resource Geol.45. 253 (1995)
• [文献書誌] Liu,Y.,Hayashi.,K.,and Ohmoto,H.: "Carbon isotopic composition of kerogens in the Marra Mamba Iron Formation from the Hamersley Basin, Western Australia" J. of the Soc. of Resource Geol.45. 253 (1995)
• [文献書誌] Kumazawa,K.,Sato H.,Kakegawa,T.,Hayashi,K.,and Ohmoto,H.: "Formational processes of dolomites in the Wittenoom Formation, the Hamersley district, Western Australia and the suface environment 2. 6 billion year ago" J. of the Soc. of Resource Geol.45. 254 (1995)
• [文献書誌] Watanabe,Y.,Naraoka,H.,Wronkiewicz,D.J.,Condie,K.C.,and Ohmoto,H.: "Carbon, Nitrogen, and Sulfur Geochemistry of Archean and Proterozoic Shales from the Kaapvaal Graton, South Africa" Geochim. Cosmochim. Acta. (in press).