古生代大量絶滅の原因解明：グローバル寒冷化と地球外フラックス

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H00711
• 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: 高畑 直人 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (90345059) ; 尾上 哲治 九州大学, 理学研究院, 教授 (60404472) ; 佐野 有司 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (50162524) ; 石川 晃 東京工業大学, 理学院, 准教授 (20524507) ; 澤木 佑介 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (00635063)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 古生代 / 大量絶滅 / 地球外要因 / ヘリウム３ / 寒冷化

研究実績の概要

今年度は、代表者の磯崎が大学院生や現地の研究協力者と共に、夏季にモンゴル国で、また秋季に英国において野外地質調査と岩石試料を行なった。モンゴル国中部のハンガイ山地中央部のバヤンホンゴル地域、アルバイヒール地域、およびウヤンガ地域において、デボン紀から石炭紀の付加体中の遠洋深海チャートと海溝砂岩を、また英国スコットランド南部のバラントレー地域とアビントン地域においてオルドビス紀の遠洋深海チャートと海溝砂岩を、ともに野外で付加体の海洋プレート層序を認定した上で、採取した。岩石試料はすぐに日本に移送され、研究室でチャート中の微化石の抽出／年代決定、砂岩中の砕屑性ジルコンのU-Pb年代測定、そして泥岩の微量化学分析を始めた。その結果、これまでに複数地点からコノドント及び放散虫化石を新たに発見し、ジルコン年代測定の結果と合わせて、チャートの年代範囲と大量絶滅層準との層序関係に新たな制限を得た。また英国で採取した一部のオルドビス紀の黒色泥岩について分担者の澤木、石川、高畑および佐野が微量化学組成、とくにヘリウム同位体比の測定を始めたが、地球外物質の候補は未発見である。一方、分担者の尾上は大学院生とともに岐阜県舟伏山地域において野外地質調査と岩石試料を行なった。採取したペルム紀のチャート及び珪質泥岩試料について、高畑、佐野ほかが微量元素組成とヘリウム同位体比の詳細分析を行なった。その結果、これまでペルム紀／三畳紀境界の直下からだけ識別された、高いヘリウム３同位体比を持つ層準が、さらに下位のペルム紀後期前半の層準により強くまた厚く記録されていることが新たに判明した。これはペルム紀中期末のG-L境界での大量絶滅事件の層準に近く、絶滅原因が異例な地球外物質の大量流入と密接に関係していた可能性が高いことを示す重要な発見である。これらの成果の学会発表および論文化を進めている。

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

国内外における野外調査および室内分析作業は、ほぼ順調に進んだ。当初、古生代に3回起きた主要な大量絶滅事件（オルドビス紀末、デボン紀後期、そしてペルム紀後期）について、地球外物質の流入を検出する目的で、当該年代の地層試料の確保を最優先した。初年次には、モンゴル、英国そして日本での調査と試料採取を実施した結果、各々の事件について研究対象とする地層の確保が着実に進んだが、未だ全てを入手できていない。そこで、２年次以降に、再びモンゴルと日本、また新たにカナダ東部において、詳細な野外調査と試料採取を行う予定である。
一方、微量化学分析の面では、G-L境界での大量絶滅に関して地球外物質の流入を示す世界で最初の重要な成果が検出された。本計画の最初の目標の一つが達成されつつあり、また研究手法の妥当性が確認された。さらに詳細を詰める必要があるが、研究計画は着実に進展している。
また成果発表に関しても、招待講演を含む国際学会での口頭発表や、英文／和文ともに成果を広く公表している（別項参照）。

今後の研究の推進方策

二年次も、昨年度に採取した試料については継続して分析を進める予定である。
とくにペルム紀の事件に関するデータが集まりつつあるので、さらに古いデボン紀とオルドビス紀の例についても地球外物質の流入と大量絶滅との因果関係の明示を試みる。１例のみならず、２例目、３例目が確認されれば、これまでとは大きく異なる絶滅原因論が確立されることになる。
このような展望で、海外における野外地質調査や学会参加についても、初年度と同様に２年次にも実施する予定であるが、コロナ禍により本年度内の海外渡航は極めて難しい状況にある。とりあえず夏季までの状況の推移を見て判断するが、海外渡航がほぼ不可能と判断された場合は、それに関わる研究補助金の一部を来年度へ移行する可能性も考えている。

研究成果

• [国際共同研究] Mongolian Univ. Science & Technology/Mongolian Academy of Science(モンゴル)
  • 国名: モンゴル
  • 外国機関名: Mongolian Univ. Science & Technology/Mongolian Academy of Science
• [雑誌論文] Structural heterogeneity and megathrust earthquakes in Southwest Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Niu Xiongwei、Zhao Dapeng、Isozaki Yukio、Nishizono Yukihisa、Inakura Hirohito
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: 298 ページ: 106347～106347
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2019.106347
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrothermal Chromitites from the Oman Ophiolite: The Role of Water in Chromitite Genesis (2020)
  • 著者名/発表者名: Arai Shoji、Miura Makoto、Tamura Akihiro、Akizawa Norikatsu、Ishikawa Akira
  • 雑誌名: Minerals 巻: 10 ページ: 217～217
  • DOI: 10.3390/min10030217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox condition and nitrogen cycle in the Permian deep mid-ocean: A possible contrast between Panthalassa and Tethys (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujisaki Wataru、Sawaki Yusuke、Matsui Yohei、Yamamoto Shinji、Isozaki Yukio、Maruyama Shigenori
  • 雑誌名: Global and Planetary Change 巻: 172 ページ: 179～199
  • DOI: 10.1016/J.gloplacha.2018.09.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Late Jurassic magmatic protoliths of the Mikabu greenstones in SW Japan: A fragment of an oceanic plateau in the Paleo-Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Sawada Hikaru、Isozaki Yukio、Aoki Shogo、Sakata Shuhei、Sawaki Yusuke、Hasegawa Ryo、Nakamura Yasuo
  • 雑誌名: Journal of Asian Earth Sciences 巻: 169 ページ: 228～236
  • DOI: 10.1016/j.jseaes.2018.08.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced flux of extraterrestrial 3He across the Permian?Triassic boundary (2019)
  • 著者名/発表者名: Onoue Tetsuji、Takahata Naoto、Miura Mitsutaka、Sato Honami、Ishikawa Akira、Soda Katsuhito、Sano Yuji、Isozaki Yukio
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 6 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1186/s40645-019-0267-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A visage of early Paleozoic Japan: Geotectonic and paleobiogeographical significance of Greater South China (2019)
  • 著者名/発表者名: Isozaki Yukio
  • 雑誌名: Island Arc 巻: 28 ページ: e12296～e12296
  • DOI: 10.1111/iar.12296
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age constraints on the Palaeoproterozoic Lomagundi?Jatuli Event in Zimbabwe: Zircon geochronology of the Magondi Supergroup (2019)
  • 著者名/発表者名: Sawada Hikaru、Mugandani Ernest Tafumanei、Sato Tomohiko、Sawaki Yusuke、Sakata Shuhei、Isozaki Yukio、Maruyama Shigenori
  • 雑誌名: Terra Nova 巻: 31 ページ: 438～444
  • DOI: 10.1111/ter.12407
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Detrital zircon evidence for Archean crustal development and plate subduction from the Murmac Bay Group in the Rae Craton, Canada (2019)
  • 著者名/発表者名: Sawada Hikaru、Iizuka Tsuyoshi、Tsutsumi Yukiyasu、Isozaki Yukio
  • 雑誌名: GEOCHEMICAL JOURNAL 巻: 53 ページ: 171～179
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precambrian basement, provenance implication, and tectonic evolution of the Gargan block of the Tuva-Mongolia terranes, Central Asian Orogenic Belt (2019)
  • 著者名/発表者名: Bold Uyanga、Isozaki Yukio、Aoki Shogo、Sakata Shuhei、Ishikawa Akira、Sawaki Yusuke、Sawada Hikaru
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 75 ページ: 172～183
  • DOI: 10.1016/j.gr.2019.05.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Overview of the Special Issue “The Hadean World (Part II): Preparing a Site for the First Life“ (2019)
  • 著者名/発表者名: MARUYAMA Shigenori、ISOZAKI Yukio、KUROKAWA Ken、EBISUZAKI Toshikazu
  • 雑誌名: Journal of Geography (Chigaku Zasshi) 巻: 128 ページ: 479～483
  • DOI: 10.5026/jgeography.128.479
  • 査読あり
• [雑誌論文] 古生代末（2.5億年前）大量絶滅層準の高いヘリウム同位体記録：冥王代以来の地球史を通した地球外物質流入同定方法の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高畑直人, 尾上哲治, 佐野有司, 磯崎行雄
  • 雑誌名: 地学雑誌 巻: 128 ページ: 667～679
  • DOI: 10.5026/jgeography.128.667
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Assessment of Helium Isotopes near the Japan Trench 5 Years after the 2011 Tohoku-Oki Earthquake (2019)
  • 著者名/発表者名: Escobar Ma Teresa、Takahata Naoto、Kagoshima Takanori、Shirai Kotaro、Tanaka Kentaro、Park Jin-Oh、Obata Hajime、Sano Yuji
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 3 ページ: 581～587
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.8b00190
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Secular Variations of Helium and Nitrogen Isotopes Related to the 2015 Volcanic Unrest of Mt. Hakone, Central Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Kagoshima T.、Sano Y.、Takahata N.、Lee H.、Lan T.、Ohba T.
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 20 ページ: 4710～4722
  • DOI: 10.1029/2019GC008544
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mantle degassing along strike-slip faults in the Southeastern Korean Peninsula (2019)
  • 著者名/発表者名: Lee Hyunwoo、Kim Heejun、Kagoshima Takanori、Park Jin-Oh、Takahata Naoto、Sano Yuji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 15334
  • DOI: 10.1038/s41598-019-51719-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An integrated chemostratigraphic (δ13C-δ18O-87Sr/86Sr-δ15N) study of the Doushantuo Formation in western Hubei Province, South China (2019)
  • 著者名/発表者名: Lan Zhongwu、Sano Yuji、Yahagi Takuya、Tanaka Kentaro、Shirai Kotaro、Papineau Dominic、Sawaki Yusuke、Ohno Takeshi、Abe Mariko、Yang Hongwei、Liu Hai、Jiang Tao、Wang Teng
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 320 ページ: 232～252
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2018.10.018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nine requirements for the origin of Earth's life: Not at the hydrothermal vent, but in a nuclear geyser system (2019)
  • 著者名/発表者名: Maruyama Shigenori、Kurokawa Ken、Ebisuzaki Toshikazu、Sawaki Yusuke、Suda Konomi、Santosh M.
  • 雑誌名: Geoscience Frontiers 巻: 10 ページ: 1337～1357
  • DOI: 10.1016/j.gsf.2018.09.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shift in limiting nutrients in the late Ediacaran?early Cambrian marine systems of South China (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa Manabu、Tsuchiya Yuki、Du Wei、Sawaki Yusuke、Matsui Yohei、Wang Yue、Han Jian、Komiya Tsuyoshi
  • 雑誌名: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 巻: 530 ページ: 281～299
  • DOI: 10.1016/j.palaeo.2019.05.036
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Refinement of the Micro‐Distillation Technique for Isotopic Analysis of Geological Samples with pg‐Level Osmium Contents (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Nao、Yokoyama Tetsuya、Ishikawa Akira
  • 雑誌名: Geostandards and Geoanalytical Research 巻: 43 ページ: 231～243
  • DOI: 10.1111/ggr.12262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Crustal and Uppermost‐Mantle Seismic Discontinuities in the Ontong Java Plateau (2019)
  • 著者名/発表者名: Tonegawa T.、Miura S.、Ishikawa A.、Sano T.、Suetsugu D.、Isse T.、Shiobara H.、Sugioka H.、Ito A.、Ishihara Y.、Tanaka S.、Obayashi M.、Yoshimitsu J.、Kobayashi T.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 124 ページ: 7155～7170
  • DOI: 10.1029/2018JB016970
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Miocene impact ejecta layer in the pelagic Pacific Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Nozaki Tatsuo、Ohta Junichiro、Noguchi Takaaki、Sato Honami、Ishikawa Akira、Takaya Yutaro、Kimura Jun-Ichi、Chang Qing、Shimada Kazuhiko、Ishibashi Jun-ichiro、Yasukawa Kazutaka、Kimoto Katsunori、Iijima Koichi、Kato Yasuhiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 16111
  • DOI: 10.1038/s41598-019-52709-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Global chilling and two Paleozoic extinctions (Ordovician and Permian): no bolide impact nor LIP volcanism (2020)
  • 著者名/発表者名: Isozaki, Y.
  • 学会等名: Regular Meeting Paleontological Society of Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] End-Paleozoic extinction in cosmoclimatological context: global chilling by ‘non-bolide’ extraterrestrial causes (2019)
  • 著者名/発表者名: Isozaki, Y.
  • 学会等名: 19TH INTERNATIONAL CONGRESS ON THE CARBONIFEROUS AND PERMIAN
  • 国際学会
• [学会発表] A visage of early Paleozoic Japan: geotectonic and paleobiogeographical significance of Greater South China with respect to CAOB (2019)
  • 著者名/発表者名: Isozaki, Y.
  • 学会等名: WORKSHOP OF IGCP- 662 PROJECT “OROGENIC ARCHITECTURE AND CRUSTAL GROWTH FROM ACCRETION TO COLLISION”
  • 国際学会
• [学会発表] Two Paleozoic (Hirnantian and Guadalupian) extinctions in cosmoclimatological context: global chilling by ‘non-bolide’ extraterrestrial causes (2019)
  • 著者名/発表者名: Isozaki, Y.
  • 学会等名: 1st Asian Palaeontological Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhanced flux of extraterrestrial 3He across the Permian-Triassic boundary in pelagic deep-sea chert (2019)
  • 著者名/発表者名: Onoue, T., Takahata, N., Sato, H., Ishikawa, A., Soda, K., Sano, Y., Isozaki, Y.
  • 学会等名: Large Meteorite Impacts and Planetary Evolution VI
  • 国際学会
• [学会発表] Extraterrestrial impact recorded in the Upper Triassic deep-sea deposits from Japan. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato, H., Nozaki, T., Ishikawa, A., Onoue, T., Kimura, J.-I., Chang, Q.
  • 学会等名: Large Meteorite Impacts and Planetary Evolution VI
  • 国際学会
• [学会発表] Shear wave upper mantle structure beneath the Ontong Java Plateau (2019)
  • 著者名/発表者名: Isse, T., Suetsugu, D., Ishikawa, A., Shiobara, H., Sugioka, H., Ito, A., Kawano, Y., Yoshizawa, K., Ishihara, Y., Tanaka, S., Obayashi, M., Tonegawa, T., Yoshimitsu, J., Kobayashi, T.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Sulfur isotope anomaly of igneous sulfides in the Belingwe komatiites implication for the onset of subduction (2019)
  • 著者名/発表者名: Kubota, Y., Ueno, Y., Shimizu, K., Ishikawa, A., Matsuura, F.
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting
  • 国際学会
• [図書] Astrobiology (2019)
  • 著者名/発表者名: Isozaki, Y., 2019. End-Paleozoic mass extinction: hierarchy of causes and a new cosmoclimatological perspective for the largest crisis. In Yamagishi, A., Kakegwa, T., Usui, T. eds.
  • 総ページ数: 465
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-981-13-3638-6