史上最大大量絶滅期の無酸素海洋の要因としての火山活動と高一次生産の評価

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05689
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 聡 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60615251)
• 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) ; 朝比奈 健太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 研究員 (40728276)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 大量絶滅 / ペルム紀 / 三畳紀 / 海洋無酸素 / 火山活動 / 高一次生産

研究実績の概要

日本のペルム紀三畳紀境界の試料粉末を新たに準備し、オスミウムとレニウムの同位体比分析のための酸前処理を行った。また、同試料をもとに、火山起源物質の指標になりうる水銀含有量の定量分析を行った。結果、どちらも大量絶滅期を記録する黒色粘土岩中の層準でオスミウム同位体比の低下、水銀量の増加がみられたが、極大値を示す位置がわずかに異なっており、火山起源物質の海洋中での運搬過程や、他の起源物質の寄与がはたらいた影響等を検討し、議論を進める必要がある。
ペルム紀三畳紀境界層の堆積岩サンプルを用いて、作業過程による人為的有機物の汚染を最小限に抑えた粉末試料を準備した。この粉末試料を利用して、化石マレイミドを抽出するための最適条件を確定させる実験を繰り返し行った。この過程で、クロム酸による反応処理をする堆積物粉末の必要量、反応させる時間の最適条件が定まった。また、得られたマレイミド、フタレイミド類の検出相対値と同試料から有機溶媒で抽出した緑色硫黄細菌由来の有機分子化石の定量値との間に明瞭な相関性があることを確かめた。
これまで得られてきたデータを基に、ペルム紀末-前期三畳紀に酸素に乏しく硫化水素に富む環境を背景に海水中の反応鉄の存在量が低下したことを示唆する論文を公表した。さらに、野外調査・試料採取の過程で発見されたコノドント化石自然集合体の報告論文を公表した。

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

当初の計画に沿って研究・分析活動を進めている。その過程で更なる課題や分析や古環境情報に関する解釈に関する改善案が見出されている。

今後の研究の推進方策

ペルム紀-前期三畳紀の深海堆積物試料について、引き続きオスミウム、レニウムの同位体比分析を行い、データの空白域を埋めることで、これまでの研究過程で明らかになってきた地球化学層序の傾向を確認する。同じ試料から得られたデータ、同時代の他地域から得られたデータをコンパイルし、大量絶滅期とその後の回復期について、火山活動あるいは陸上風化環境の変動史を明らかにする。
マレイミド、フタレイミド類が得られた堆積岩の同様の試料から、抽出性有機分子、有機物炭素含有量等の更なる起源生成物の情報を得る。情報を比較・総合することで、化石マレイミド、フタレイミドと光合成生物の情報との関係を明確化する。確立した手法をペルム紀-三畳紀の深海堆積物、特に黒色有機質粘土岩の分析に応用し、黒色粘土岩中の有機物を生成した光合成生物の種類、代謝系の情報を得る。
得られた情報を総合し、陸上-海洋における環境変化(火山活動、陸上風化)、海洋一次生産の変化、海洋の酸素消費とその後の回復を結びつけたモデルを掲示する。

研究成果

• [国際共同研究] リーズ大学/フル大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: リーズ大学/フル大学
• [雑誌論文] Iron-depleted pelagic water at the end-Permian mass extinction inferred from chemical species of iron and molybdenum in deep-sea sedimentary rocks (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Satoshi、Nakada Ryoichi、Watanabe Yusuke、Takahashi Yoshio
  • 雑誌名: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 巻: 516 ページ: 384～399
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2018.12.014
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Conodont-based age calibration of the Middle Triassic Anisian radiolarian biozones in pelagic deep-sea bedded chert (2019)
  • 著者名/発表者名: Muto Shun、Takahashi Satoshi、Yamakita Satoshi、Soda Katsuhito、Onoue Tetsuji
  • 雑誌名: BULLETIN OF THE GEOLOGICAL SURVEY OF JAPAN 巻: 70 ページ: 43～89
  • DOI: 10.9795/bullgsj.70.43
  • 査読あり
• [雑誌論文] Natural assemblages of the conodont Clarkina in lowermost Triassic deep-sea black claystone from northeastern Japan, with probable soft-tissue impressions (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Satoshi、Yamakita Satoshi、Suzuki Noritoshi
  • 雑誌名: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 巻: 524 ページ: 212～229
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2019.03.034
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High sediment input and possible oceanic anoxia in the pelagic Panthalassa during the latest Olenekian and early Anisian: Insights from a new deep-sea section in Ogama, Tochigi, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Muto Shun、Takahashi Satoshi、Yamakita Satoshi、Suzuki Noritoshi、Suzuki Nozomi、Aita Yoshiaki
  • 雑誌名: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 巻: 490 ページ: 687～707
  • DOI: 10.1016/j.palaeo.2017.11.060
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Methylated naphthalenes as indicators for evaluating the source and source rock lithology of degraded oils (2018)
  • 著者名/発表者名: Asahina Kenta、Suzuki Noriyuki
  • 雑誌名: Organic Geochemistry 巻: 124 ページ: 46～62
  • DOI: 10.1016/j.orggeochem.2018.06.012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tetrakis(phenylethynyl)tetracene: A New π‐Extended Rubrene Derivative (2018)
  • 著者名/発表者名: Kitamura Kei、Asahina Kenta、Nagai Yusaku、Sugiyama Haruki、Uekusa Hidehiro、Hamura Toshiyuki
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 24 ページ: 14034～14038
  • DOI: 10.1002/chem.201803294
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A new synthetic route to 5,6,11,12-tetraarylethynyltetracenes (2018)
  • 著者名/発表者名: Kitamura Kei、Asahina Kenta、Nagai Yusaku、Zhang Keshu、Nomura Shogo、Tanaka Katsunori、Hamura Toshiyuki
  • 雑誌名: Organic & Biomolecular Chemistry 巻: 16 ページ: 9143～9146
  • DOI: 10.1039/C8OB02450B
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Post-Eocene intensification of deep-water circulation in the central South Pacific: Micropalaeontological clues from dredged sites along the eastern Manihiki Plateau margin (2018)
  • 著者名/発表者名: Ando Atsushi、Kuroda Junichiro、Werner Reinhard、Hoernle Kaj、Huber Brian T.
  • 雑誌名: Terra Nova 巻: 31 ページ: 28～38
  • DOI: 10.1111/ter.12366
• [学会発表] Pelagic deep-sea records of the end-Permian mass extinction event (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takahashi, Kunio Kaiho, Satoshi Yamakita, Masahiro Oba, Shin-ichi Yamasaki, Noriyoshi Tsuchiya, Takeshi Kakegawa, Takeyoshi Yoshida, Noritoshi Suzuki,Masayuki Ehiro,Ryoichi Nakada,Yusuke Watanabe,Yoshio Takahashi, Yasumasa Ogawa, Kazuhiko Kimura
  • 学会等名: Earth System transition How resilient is the biosphere?, Geological Society, London, 2019 January17the (oral)
• [学会発表] Conodont natural assemblages in the earliest Triassic deep sea black claystone: An evidence of water column anoxia? (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takahashi, Satoshi Yamakita, Noritoshi Suzuki
  • 学会等名: Earth System transition How resilient is the biosphere?, Geological Society, London, 2019 January17the (poster)
• [学会発表] The end-Permian mass extinction event in the pelagic Panthalassa (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takahashi, Kunio Kaiho, Satoshi Yamakita, Masahiro Oba, Shin-ichi Yamasaki, Noriyoshi Tsuchiya, Takeshi Kakegawa, Takeyoshi Yoshida, Noritoshi Suzuki,Masayuki Ehiro,Ryoichi Nakada,Yusuke Watanabe,Yoshio Takahashi, Yasumasa Ogawa, Kazuhiko Kimura,
  • 学会等名: 日本古生物学会2018年年会. 2018 東北大学 青葉山北キャンパス（宮城県仙台市） 2018/6/22
  • 招待講演
• [学会発表] Alkylated aromatic compounds generated by thermal degradation of abietic acid (2018)
  • 著者名/発表者名: Kenta Asahina
  • 学会等名: Goldschmidt BOSTON 2018, USA, 2018 (poster)
• [学会発表] 固体地球活動に起因する中期中新世の温暖化：オスミウム同位体と炭素循環モデルを用いた検証 (2018)
  • 著者名/発表者名: 後藤孝介, Maria Luisa L. Tejada, Gregory Ravizza, 伊藤孝, 黒田潤一郎, 鈴木勝彦, 固体地球活動に起因する中期中新世の温暖化：オスミウム同位体と炭素循環モデルを用いた検証
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会, MIS10-04, 千葉, 2018年5月23日
• [学会発表] 下部白亜系上部アプチンから下部アルビンにかけての海洋オスミウム同位体比記録の復元 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本廣直, 黒田潤一郎, Rodolfo Coccioni, 大河内直彦, Fabrizio Frontalini
  • 学会等名: 日本地質学会第125年学術大会, 札幌, 2018年09月05日.
• [学会発表] 上部アプチアン階から下部アルビアン階における海洋のオスミウム同位体比の復元: Ocean Anoxic Event 1bと巨大火山活動との関係解明に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 松本廣直, 黒田潤一郎, Rodolfo Coccioni, 大河内直彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会, BCG10-P04, 千葉, 2018年05月21日
• [学会発表] 堆積物オスミウム同位体記録を用いた中新世～鮮新世地中海の海洋変動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 黒田潤一郎, Francisco J. Jimenez-Espejo, 野崎達生, 鈴木勝彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会, 千葉, 2013年5月24日.