| 研究課題/領域番号 |
19K04049
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 |
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研究代表者 |
宮崎 隆 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 主任技術研究員 (80371722)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | Ba安定同位体 / 海洋底堆積物 / 超温暖化 / リーチング / 表面電離型質量分析計 |
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| 研究実績の概要 |
Ba安定同位体比を用いて、古海洋の環境変遷を解明することが可能かどうか検証を行うために必要かつ最適な試料について、炭素同位体比や微量元素濃度データが豊富に得られている海底堆積物コア試料に関する文献調査と、研究協力者との議論により選定を行った。この結果、第一ターゲットとして、超温暖化イベントが繰返し発生した前期始新世を中心に試料入手が可能である、インド洋ODP Site 738コアを選定した。
また、海底堆積物コア試料には、砕屑成分や生物源バライトなど起源の異なるいくつかの成分が混合しているため、これらを成分ごとに分離する手法について、文献調査を中心に検討を行った。この結果、酸性度など、液性の異なる数種の試薬を用いて化学的に分離を行う多段階浸出法（リーチング法）の採用を決定した。試薬種や濃度などのリーチング条件についても、本研究目的に最適な条件が研究期間中に発表された文献より明らかとなったため、その条件を基にしたリーチング手法のデザインを行った。
さらに、本研究でBa安定同位体比測定に用いる、表面電離型質量分析計によるトータルエバポレーションダブルスパイク測定法の精度向上を目的として、イオン化フィラメント加熱継続時間の見直しや、イオン化フィラメントへの試料の局所塗布を実現するための手法改良および環境整備を行った。これらの結果、海底堆積物の分析には十分な精度±0.013‰（δ137/134Ba）を達成した。 その他、δ137/134Ba→δ138/134Baへの変換ファクターの確認、および標準試料NIST SRM 3104aのロット間差異の確認を行い、海底堆積物コア試料測定のための準備を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
本研究では、海底堆積物のBa安定同位体比が古海洋の環境変遷を反映しているのか検証を行うことが目的である。このため、本研究の対象となる試料については、あらかじめ他の地球化学的データ（特に炭素同位体比や微量元素濃度データ）が豊富に得られており、かつ古海洋の環境変遷について議論されている必要がある。また、試料の選定は、環境変動の激しい時代、かつ陸源物質などの影響が可能な限り少ない地域を選定することで、より明確かつ直接的に検証が可能となる。そこでコア試料の選定では、超温暖化イベントが繰返し発生した前期始新世を中心に先行研究の文献調査を行うだけではなく、炭素同位体比や微量元素組成を用いて超温暖化前後の物質フラックス解析を第一線で行っている研究協力者との議論を踏まえることにより、第一ターゲットとして、インド洋ODP Site 738コアを的確に選定することができた。
海底堆積物の成分分離方法について、研究期間中に本研究目的に適した条件で行う多段階リーチング法が発表されたため、当初予定していた幾つかの実験を省略して、手法のデザインをすることが可能となった。
Ba安定同位体比の測定に用いる、表面電離型質量分析計によるトータルエバポレーションダブルスパイク測定法の精度を可能な限り向上させることは、コア試料解析の分解能を向上させるために重要である。精度向上に必要な改良点について、本研究開始前にすでに把握していたため、効率よく改良を進めることができた。また近年、Ba安定同位体比について、δ138/134Ba表記の必要性や標準試料検証の必要性も高まっているため、本研究においても必要な確認作業を上記改良と同時に行うことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
インド洋ODP Site 738コアから代表的試料を選択し、本研究でデザインした多段階リーチング法を適用し、各堆積物成分の分離を行い、Ba安定同位体比を測定する。また、比較のため同じ試料のバルクBa安定同位体比を測定する。各成分の混合割合とBa安定同位体比との関係を明らかにし、砕屑性成分などの影響について検討を行う。この結果を基に、ODP Site 738コア試料に対する多段階リーチング法の条件最適化を行う。条件最適化では、古海洋成分とそのほかの成分との分離を優先条件として、多段階リーチング法の単純化も試みる。また、今後のコア試料のBa安定同位体分析用に、ダブルスパイク溶液の追加調整およびキャリブレーションを行う。
代表試料の測定結果から得られる古海洋成分のBa安定同位体比を参考にして、同一コアでの複数の超温暖化イベントを網羅するように、追加試料選択を行い、それら試料についてBa安定同位体比測定を行う。この測定結果からBa安定同位体比に変動が見込まれる層について、超温暖化イベントの前後を含むように、さらに細かく試料選択およびBa安定同位体比測定を行う。これらの測定結果からBa安定同位体比プロファイル作成を試みる。本研究で得られるBa安定同位体比プロファイルと、既存の微量元素濃度や炭素同位体比データなどとの対応関係についても同時に解明を進める。
海洋堆積物の混合成分とBa安定同位体比との関係や、ODP Site 738コア試料のBa安定同位体比プロファイル作成や微量元素濃度や炭素同位体比データなどとの対応関係解明に関する途中経過などについて、国内の学会にて発表を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）海底堆積物の成分分離方法について、研究期間中に本研究目的に適した条件の多段階リーチング法が発表され、当初予定していた幾つかの実験を省略することが可能となり、その分の消耗品費および旅費が発生しなかったため。また、今年度購入予定であったBaスパイクは、取扱手数料高騰のため、他実験消耗品も含めて取得計画の再考が必要となり、さらにBaスパイクについて海外メーカーからの見積回答に数か月を要したため、Baスパイクも含めて実験消耗品の購入を次年度に遅らせるため。
（使用計画）海洋堆積物試料のBa安定同位体比分析を進めるために、Baスパイク、各種高純度試薬、テフロン製容器類、イオン交換樹脂、フィラメント材料などの実験消耗品の購入と臨時研究補助員の雇用を行う。国内学会に参加を検討している。本年度実験省略に起因する余剰分は、Baスパイク取扱手数料、および時給変更による臨時研究補助員給与増加分を補うために次年度へ繰越しを行う。
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