熱水性石英と流体包有物から復元する太古代の海水酸素同位体比進化

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04580
• 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: 渋谷 岳造 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 主任研究員 (00512906)
• 研究分担者: 牛久保 孝行 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 技術研究員 (10722837)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 地質学 / 地球化学 / 地球史 / 酸素同位体比 / 海水

研究実績の概要

1950年代以来、初期地球の海水酸素同位体比は現在と同じだったのか、それとも現在よりはるかに低かったのか、という地質学・地球化学上の大きな論争が続いている。これにより、太古代の堆積岩（またはその中の鉱物）の酸素同位体比を用いて古海水温を復元しても、0℃から80℃まで誤差が生じてしまうという現状である。そこで、本研究課題では、熱水性石英とその中に保存されている流体包有物を用いた新たな方法論を提案し、太古代の海水酸素同位体比を定量的に復元することを目的としている。
令和元年度は、米国グアム島・ウマタック村沿岸部（新生代）及び南アフリカ・オンゲレック累層（約24億年前）の熱水性石英試料について再度SIMS分析を行い、酸素・ケイ素同位体比の追加データを取得した。その結果、新生代の熱水性石英は2つの流体の混合によって沈殿したこと、熱水性石英は試料の淵から内側に向かって温度上昇とともに成長したこと、そして、石英を沈殿させた流体は海水に近い酸素同位体比を持っていたこと、が示唆された。また、24億年前の熱水性石英試料の酸素同位体比からは、石英を沈殿させた熱水が現在の海水と同程度の酸素同位体比を持っていたことが明らかになった。さらに、35億年前の西オーストラリア・ピルバラ地塊マーブルバー地域の熱水性石英試料のSIMS分析を行った結果、35億年前の熱水性石英も現在の海水と同程度の酸素同位体比を持つ熱水から沈殿したと考えられることがわかった。したがって、本課題で取得した熱水性石英の酸素同位体比データは、海水の酸素同位体比は地球史を通じて海底熱水活動によりバッファされ、その値は現在と変わらず変動が非常に小さかったことを示唆している。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元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] Simulating Serpentinization as It Could Apply to the Emergence of Life Using the JPL Hydrothermal Reactor (2020)
  • 著者名/発表者名: White Lauren M.、Shibuya Takazo、Vance Steven D.、Christensen Lance E.、Bhartia Rohit、Kidd Richard、Hoffmann Adam、Stucky Galen D.、Kanik Isik、Russell Michael J.
  • 雑誌名: Astrobiology 巻: 20 ページ: 307～326
  • DOI: 10.1089/ast.2018.1949
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental and Simulation Efforts in the Astrobiological Exploration of Exooceans (2020)
  • 著者名/発表者名: Taubner, R.-S., Olsson-Francis, K., Vance, S., Ramkissoon, N.K., Postberg, F., de Vera, J.-P., Antunes, A., Camprubi Casas, E., Sekine, Y., Noack, L., Barge, L., Goodman, J., Jebbar, M., Journaux, B., Karatekin,O.r., Klenner, F., Rabbow, E., Rettberg, P., Ruckriemen-Bez, T., Saur, J., Shibuya, T. and Soderlund, K.
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 216 ページ: -
  • DOI: 10.1007/s11214-020-0635-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of paleomagnetic remanence carriers in ca. 3.47 Ga dacite from the Duffer Formation, the Pilbara Craton (2020)
  • 著者名/発表者名: Usui Yoichi、Saitoh Masafumi、Tani Kenichiro、Nishizawa Manabu、Shibuya Takazo、Kato Chie、Okumura Tomoyo、Kashiwabara Teruhiko
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 299 ページ: 106411～106411
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2019.106411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Peptide Synthesis under the Alkaline Hydrothermal Conditions on Enceladus (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahagi Wataru、Seo Kaito、Shibuya Takazo、Takano Yoshinori、Fujishima Kosuke、Saitoh Masafumi、Shimamura Shigeru、Matsui Yohei、Tomita Masaru、Takai Ken
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 3 ページ: 2559～2568
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.9b00108
  • 査読あり
• [雑誌論文] <i>In situ</i> analyses of hydrogen and sulfur isotope ratios in basaltic glass using SIMS (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimizu Kenji、Ushikubo Takayuki、Murai Tomokazu、Matsu’ura Fumihiro、Ueno Yuichiro
  • 雑誌名: GEOCHEMICAL JOURNAL 巻: 53 ページ: 195～207
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0559
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] タギッシュレイク隕石のコンドルールとアイソレートオリビン粒子の酸素同位体比分布 (2019)
  • 著者名/発表者名: 牛久保 孝行、木村 眞
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] SIMSによる玄武岩質ガラスの水素、硫黄同位体比分析法とその応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 清水 健二、牛久保 孝行、村井 呂一、松浦 史宏、上野 雄一郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 初期地球深海熱水環境における非生物学的硝酸還元反応とその意義 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西澤 学、齋藤 拓也、眞壁 明子、渋谷 岳造、高井 研
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 海洋中の鉄マンガン酸化物中のテルルと海洋環境の関連性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 深海 雄介、柏原 輝彦、天川 裕史、渋谷 岳造、臼井 朗、鈴木 勝彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 生命の起源と水素と粘土 (2019)
  • 著者名/発表者名: 渋谷 岳造
  • 学会等名: 第63回粘土科学討論会
  • 招待講演
• [学会発表] コマチアイト熱水環境における非生物学的硝酸還元と初期地球窒素循環 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西澤 学, 斎藤 拓也, 眞壁 明子, 渋谷 岳造, 高井 研
  • 学会等名: 日本地球化学会第65回年会
  • 招待講演
• [学会発表] 二次イオン質量分析法を用いた斑レイ岩中の輝石の水素同位体比：マントルの水素同位体進化の解明に向けて (2019)
  • 著者名/発表者名: 八木 晃, 伊藤 正一, 石川 晃, 渋谷 岳造, 上野 雄一郎
  • 学会等名: 日本地球化学会第65回年会
• [学会発表] 液体二酸化炭素-海水間の元素移動に関する実験的研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 瀬尾 海渡, 渋谷 岳造, 菊池 早希子, 眞壁 明子, 藤島 皓介, 高井 研, 冨田 勝
  • 学会等名: 日本地球化学会第65回年会
• [学会発表] 二酸化炭素に富んだ蛇紋岩熱水系の熱水Mg同位体比 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田 修裕, 澤木 佑介, 武井 壮太, 大野 剛, 渋谷 岳造
  • 学会等名: 日本地球化学会第65回年会
• [学会発表] Constrains on the origin of fluid trapped in hydrothermal quartz from 2.4 Ga Ongeluk Fm., South Africa (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito, T., Qiu, H-N., Shibuya, T., Komiya, T. & Maruyama, S.
  • 学会等名: Goldschmidt 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Tellurium isotope analysis for the surface layer of the ferromanganese crusts from two seamounts in Northwest Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Fukami, Y., Kashiwabara, T., Amakawa, H., Shibuya, T., Usui A. & Suzuki, K.
  • 学会等名: Goldschmidt 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Origin of Methane in Hakuba Happo Serpentinite-Hosted Hot Spring: 14C and Noble Gas Study (2019)
  • 著者名/発表者名: Suda K, Aze T, Miyairi Y, Yokoyama Y, Matsui Y, Ueda H, Saito T, Sato T, Sawaki Y, Nakai R, Tamaki H, Takahashi H & Morikawa N
  • 学会等名: Goldschmidt 2019
  • 国際学会
• [図書] 深海――極限の世界 生命と地球の謎に迫る (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤倉克則・木村純一・吉田尊雄・渋谷岳造・諸野祐樹・富士原敏也・江口暢久・木元克典・野崎達生・高谷雄太郎・山北剛久
  • 総ページ数: 296
  • 出版者: 講談社
  • ISBN: 9784065160428