白亜紀末大量絶滅層準 ～世界三例目となる深海相「完全連続シーケンス」の検証～

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K04054
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 黒田 潤一郎 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (10435836)
• 研究分担者: Tejada Maria・L・G 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), 研究員 (40598778)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: オスミウム同位体 / 白亜紀‐古第三紀境界

研究実績の概要

本研究は，国際深海掘削計画IODP第369次航海にてオーストラリア南西沖メンテレー海盆のサイトU1514で掘削・回収された堆積物コアを化学分析し，その白金族元素濃度およびオスミウム同位体組成から白亜紀‐古第三紀境界の層準を特定することと，その古環境学的研究，および超大陸ゴンドワナにおける生物進化について検討することを目的とする．2019年度には堆積物の分析を進めた．パイロット研究で，すでに白亜紀‐古第三紀境界の層準がオスミウム同位体組成と白金族元素のイリジウム，オスミウム濃度から概ね特定できていたが，2019年度に測定した結果から，白亜紀‐古第三紀境界の層準がほぼ完全に特定された．それは，メンテレー海盆の掘削孔U1514Cのコア23Rセクション2のトップ2-3 cmの層準であった．ここでは，イリジウムやオスミウム，ルテニウムなどの白金族元素の濃度が白亜紀の堆積物の10倍以上に濃縮しており，隕石衝突が起こったことを強く示す．また，オスミウム同位体組成(187Os/188Os)は，白亜紀堆積物が0.6程度であるのに対し，この層準で0.16まで急激に低下し，再び高い値に戻るV字状の変動パターンが明瞭に示された．このこともまた，地球外物質の寄与を強く示すものである．海水中に溶存するほぼ全てのOsが，一時的に地球外由来のOsで占められていたことを示す．この特徴は，先行研究で報告されている他の海域の白亜紀‐古第三紀境界の層準の特徴と一致する．しかし，詳細に先行研究と比較すると，本研究で対象としたサイトは，オスミウム同位体組成の低下のV字状の変動パターンが他の海域に比べて緩やかである特徴があった．これは，生物擾乱による物理的混合によるものと推察される．これらの成果は，国際学会(JpGU-AGU2020，2020年7月)で発表予定である．また，国際誌に速報論文を投稿する予定である．

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

本研究は，国際深海掘削計画IODP第369次航海にてオーストラリア南西沖メンテレー海盆のサイトU1514で掘削・回収された堆積物コアを用いた白亜紀‐古第三紀境界の絶滅イベントの理解を目的としている．3年間の期間の中で，主に前半にコア試料の化学分析（白金族元素濃度およびオスミウム同位体組成）を中心に行う．ここから白亜紀‐古第三紀境界の層準を特定する．そのデータを基に年代層序学的検討を行う．期間の後半には，その古環境学的研究，および超大陸ゴンドワナにおける生物進化について検討する．
初年度である2019年度には当初計画通り，精力的に堆積物の分析を進めた．前年度までのパイロット研究で，すでに白亜紀‐古第三紀境界の層準がオスミウム同位体組成と白金族元素のイリジウム，オスミウム濃度から概ね特定できていたが，2019年度に新たに多くの試料について分析を行った．この結果から，白亜紀‐古第三紀境界の層準がほぼ完全に特定された．隕石衝突層準は，得てして後の構造運動などで失われることがあり，インパクト層準が深海盆で保存されることは稀である．世界的にみても，深海盆で完全連続シーケンスが発見されたのは例が少ない．本研究課題タイトルの通り，世界3例目の完全シーケンスの発見となった．また，乗船した別の研究者が微化石研究および炭素同位体分析を行っており，本研究の成果との比較と，統合理解を目指した意見交換を2019年の5月に金沢大学で行った（ポストクルーズミーティング）．当初予定通り，この段階での成果を国際学会で発表し，速報論文を執筆して国際誌に投稿予定である．以上のことから，おおむね順調に進んでいると結論づけられる．

今後の研究の推進方策

初年度の研究で，南西オーストラリア沖メンテレー海盆にて国際深海掘削計画IODP第369次航海の掘削サイトU1514で掘削・回収された堆積物コアから白亜紀‐古第三紀境界の絶滅イベント層準を突き止めることに成功した．白金族元素の濃度とオスミウム同位体組成から明らかにできた隕石衝突層準を特定でき，そのパターンから，前後の層が連続的に堆積したことを示すことができた．今後は，データを順次増やしてより高解像度を向上させ，世界最高水準の高解像度187Os/188OsOs‐PGE記録を得る．また，衝突層準が認定できたことにより，白亜紀末の大量絶滅イベントを引き起こした隕石衝突が，南半球高緯度の深海盆にどのような影響を与えたかについて研究する下地ができた．今後は，古環境学的にも着手する．今回，新たな発見として衝突層準よりも下位（つまり古い時代）から漸次的にOs同位体組成が低下していることが判明した．隕石衝突の30万年前からインドのデカントラップ洪水玄武岩が噴火していたことが知られており，玄武岩由来の低い同位体組成が海洋に供給されていたことを示唆するものの，そのOs同位体比の低下は，より古い時代に遡るように見える．それは，南東インド洋に特異的なローカルな噴火活動を意味するかもしれない．この点について，より議論を深める．また，隕石衝突層準で得られた白金族元素のピークは，Ir, Os, RuのグループとPt, Pdのグループで大きく異なることも判明した．この原因が何かを検討する必要も出てきた．今後は，これらの課題について，より詳しく検証していく．

研究成果

• [国際共同研究] Smithsonian Institution/Texas A&M University/Northwestern University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Smithsonian Institution/Texas A&M University/Northwestern University
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] University of Oxford/University of Durham/University of Exeter(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Oxford/University of Durham/University of Exeter
• [国際共同研究] University of Milano(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: University of Milano
• [国際共同研究] University of Adelaide/University of Wollongong(オーストリア)
  • 国名: オーストリア
  • 外国機関名: University of Adelaide/University of Wollongong
• [国際共同研究] Nanjing University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Nanjing University
• [雑誌論文] Late Cretaceous stratigraphy and paleoceanographic evolution in the Great Australian Bight Basin based on results from IODP Site U1512 (2020)
  • 著者名/発表者名: MacLeod K.G., White L.T., Wainman C.C., Martinez M., Jones M.M., Batenburg S.J., Riquier L., Haynes S.J., Watkins D.K., Bogus K.A., Brumsack H.-J., do Monte Guerra R., Edgar K.M., Edvardsen T., Harry D.L., Hasegawa T., Hobbs R.W., Huber B.T., Jiang T., Kuroda J. et al.
  • 雑誌名: Gondwana Research 巻: 83 ページ: 80～95
  • DOI: 10.1016/j.gr.2020.01.009
• [雑誌論文] Diazotrophy Drives Primary Production in the Organic-Rich Shales Deposited Under a Stratified Environment During the Messinian Salinity Crisis (Vena del Gesso, Italy) (2019)
  • 著者名/発表者名: Isaji Yuta、Kawahata Hodaka、Takano Yoshinori、Ogawa Nanako O.、Kuroda Junichiro、Yoshimura Toshihiro、Lugli Stefano、Manzi Vinicio、Roveri Marco、Ohkouchi Naohiko
  • 雑誌名: Frontiers in Earth Science 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.3389/feart.2019.00085
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient recycling of nutrients in modern and past hypersaline environments (2019)
  • 著者名/発表者名: Isaji Y.、Kawahata H.、Ogawa N. O.、Kuroda J.、Yoshimura T.、Jimenez-Espejo F. J.、Makabe A.、Shibuya T.、Lugli S.、Santulli A.、Manzi V.、Roveri M.、Ohkouchi N.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40174-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Indian Monsoonal Variations During the Past 80 Kyr Recorded in NGHP-02 Hole 19B, Western Bay of Bengal: Implications From Chemical and Mineral Properties (2019)
  • 著者名/発表者名: Ota Yuki、Kawahata Hodaka、Kuroda Junichiro、Yamaguchi Asuka、Suzuki Atsushi、Araoka Daisuke、Abe-Ouchi Ayako、Yamada Yasuhiro、Ijiri Akira、Kanamatsu Toshiya、Kinoshita Masataka、Moe Kyaw Thu、Lin Weiren、Saito Saneatsu、Sanada Yoshinori、Hamada Yohei、Nakamura Yasuyuki、Shinmoto Yuichi、Wu Hung Yu et al.
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystems 巻: 20 ページ: 148～165
  • DOI: 10.1029/2018GC007772
  • 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 (2019)
  • 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
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Australia Cretaceous Climate and Tectonics (2019)
  • 著者名/発表者名: Hobbs, R.W., Huber, B.T., Bogus, K.A., and the Expedition 369 Scientists, 2019
  • 雑誌名: Proceedings of the International Ocean Discovery Program, 369 巻: Volume 369 ページ: -
  • DOI: 10.14379/iodp.proc.369.2019
  • 国際共著
• [雑誌論文] Monsoon-influenced variations in plankton community structure and upper-water column stratification in the western Bay of Bengal during the past 80 ky (2019)
  • 著者名/発表者名: Ota Yuki、Kuroda Junichiro、Yamaguchi Asuka、Suzuki Atsushi、Araoka Daisuke、Ishimura Toyoho、Kawahata Hodaka
  • 雑誌名: Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 巻: 521 ページ: 138～150
  • DOI: 10.1016/j.palaeo.2019.02.020
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnesium Isotope Fractionation during Synthesis of Chlorophyll a and Bacteriochlorophyll a of Benthic Phototrophs in Hypersaline Environments (2019)
  • 著者名/発表者名: Isaji Yuta、Yoshimura Toshihiro、Araoka Daisuke、Kuroda Junichiro、Ogawa Nanako O.、Kawahata Hodaka、Ohkouchi Naohiko
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 3 ページ: 1073～1079
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.9b00013
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biomarker records and mineral compositions of the Messinian halite and K-Mg salts from Sicily (2019)
  • 著者名/発表者名: Isaji Yuta、Yoshimura Toshihiro、Kuroda Junichiro、Tamenori Yusuke、Jimenez-Espejo Francisco J.、Lugli Stefano、Manzi Vinicio、Roveri Marco、Kawahata Hodaka、Ohkouchi Naohiko
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 6 ページ: -
  • DOI: 10.1186/S40645-019-0306-X
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tracing the natural and anthropogenic influence on the trace elemental chemistry of estuarine macroalgae and the implications for human consumption (2019)
  • 著者名/発表者名: Ownsworth Emma、Selby David、Ottley Christopher J.、Unsworth Emily、Raab Andrea、Feldmann Joerg、Sproson Adam D.、Kuroda Junichiro、Faidutti Camilla、Bucker Patrick
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 685 ページ: 259～272
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.05.263
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Stratigraphy of the Cretaceous/Paleogene boundary interval at the Lord Howe Rise, southern Pacific (2019)
  • 著者名/発表者名: Junichiro Kuroda, Kyoko Hagino, Yoichi Usui, Saneatsu Saito, Paul R Bown, Saburo Sakai, Kan-Hsi Hsiung, Ron I. Hackney and Naohiko Ohkouchi
  • 学会等名: 13th International Conference on Paleoceanography, Sydney, Australia
  • 国際学会
• [学会発表] Paleo-ocean Osmium isotope record across the Aptian-Albian boundary from the Tethyan and the Pacific region (2019)
  • 著者名/発表者名: Hironao Matsumoto, Junichiro Kuroda, Rodolfo Coccioni, Naohiko Ohkouchi, Saburo Sakai, Nanako O. Ogawa, Fabrizio Frontalini, Katsuhiko Suziki and Andrea Mazzoli
  • 学会等名: 13th International Conference on Paleoceanography, Sydney, Australia
  • 国際学会
• [学会発表] 海水のOs同位体変動から解き明かす地球内部活動と表層環境変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木勝彦, 黒田潤一郎, Maria Luisa G. Tejada, 後藤孝介, 藤崎渉
  • 学会等名: 日本地球化学会2019年度大会
  • 招待講演
• [学会発表] ロードハウライズ掘削コアの白亜紀/古第三紀境界層の層序再検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 黒田潤一郎, 萩野恭子, 臼井洋一, 斎藤実篤, 坂井三郎
  • 学会等名: 日本地球化学会2019年度大会
• [学会発表] XRDを用いた生物源シリカ量変動の抽出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉岡純平, 多田隆治, 黒田潤一郎, 松崎賢史, 多田賢弘, 佐久間杏樹, 梅宮悠輔
  • 学会等名: 日本地球化学会2019年度大会
• [学会発表] Coordinated sample preparation with cryo-FIB-SEM and X-ray CT: Applications to chemical analysis for fluid inclusions in minerals (2019)
  • 著者名/発表者名: 兒玉優, 富岡尚敬, 川本竜彦, 黒田潤一郎, 村山雅史, 伊藤元雄
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] The spatial-temporal patterns of Indian monsoonal variations during the past 80 kyr recorded in NGHP-02 Hole 19B, western Bay of Bengal: Implications from chemical and mineral properties (2019)
  • 著者名/発表者名: 太田雄貴, 川幡穂高, 黒田潤一郎, 鈴木淳, 荒岡大輔, 山口飛鳥, 阿部彩子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] 過去100万年間の西赤道太平洋暖水塊における鉛直水温構造の復元 (2019)
  • 著者名/発表者名: 水野文人, 佐川拓也, 向田圭佑, 久保田好美, 山崎俊嗣, 黒田潤一郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [学会発表] Response of structurally substituted sulfur in foraminifera shells to glacial-interglacial changes: a 1.0-million-year record from the Ontong-Java Plateau (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉村寿紘, 為則雄祐, 黒田潤一郎, 黒柳あずみ, 大河内直彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
• [備考] 東京大学大気海洋研究所海洋底科学部門
  • URL: http://ofgs.aori.u-tokyo.ac.jp/kuroda/kuroda_labo_HP/index.html
• [備考] ResearcherID
  • URL: https://publons.com/researcher/2322106/junichiro-kuroda/
• [備考] Orcid
  • URL: http://orcid.org/0000-0002-2218-4854
• [備考] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/kurodaj/
• [備考] Scopus
  • URL: https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=15048153700
• [学会・シンポジウム開催] IODP Expedition 369 2nd Post-Cuise Meeting (2019)